Les principaux champs d’application de la chimie dans le domaine de la santé sont présentés, notamment dans la compréhension du vivant et des mécanismes physiopathologiques (dont le rôle du monoxyde d’azote NO et des enzymes) et la recherche et la mise au point des médicaments. Les applications dans les autres domaines (outils de diagnostic, prothèses, vaccins) sont résumées.

Les propriétés sensorielles, nutritives et sanitaires d’un aliment dépendent de sa transformation dans l’organisme. Toutes les étapes de cette transformation sont expliquées ainsi que le rôle des molécules clés telles que l’ATP, les protéines d’activité biologiques ou de transport, les vitamines et les oligo-éléments.

Dans la voiture nous sommes entourés de chimie : la carrosserie, l’habitacle et les quatre roues et leurs pneus. Cet article explique sur les exemples de ces différents points ce que la chimie et notamment celle de l’aluminium, des polymères et du caoutchouc, apporte à l’industrie automobile d’une part et à la dépollution automobile d’autre part.

Dans la maison et la cuisine nous sommes entourés d’objets qui ont été créés et sont en continuelle évolution pour améliorer notre confort et faciliter notre vie : les matériaux de construction, les isolants, les métaux et notamment le cuivre dans ses nombreuses applications, les ustensiles et matériels de cuisson comme la poêle Tefal ou les plaques de cuisson. Sur tous ces exemples, cet article permet de découvrir et de comprendre la chimie utilisée tous les jours sans le savoir.

J.-B. Boussingault (1802-1887) est considéré par les agronomes comme le fondateur de la chimie agricole. Il a pratiqué de nombreuses analyses élémentaires quantitatives de sols, d’engrais et de végétaux dans son laboratoire d’été du Liebfrauenberg. J.-A. LeBel (1847-1930) nous a laissé la théorie du carbone asymétrique (1874) et la Société chimique de France a hérité de lui ses locaux à Paris ; il était le neveu de Boussingault.

Libres ils l’ont été par leurs parcours peu ordinaires. Le premier ne s’engage dans une carrière universitaire qu’après dix ans d’aventures (1822-1832) en Amérique du sud (Colombie, Vénézuéla, Bolivie…) sur lesquelles il nous a laissé de savoureux Mémoires.  Le 6 juin 1862, Napoléon III avait souhaité l’interroger sur son expérience au moment où il entreprenait la guerre du Mexique. À sa liberté d’expression Boussingault ajoutait quelque maligne insolence à propos du passé de l’Empereur : « Vous avez été attaché à l’état-major du général Bolivar ? – Oui, Sire, en qualité d’ingénieur, mais il y a bien des années. Aux yeux du Gouvernement français et des monarchistes, j’étais un flibustier ; au reste, Votre Majesté n’ignore pas, qu’en politique, chacun dans sa jeunesse a été plus ou moins flibustier ».

Bien que lié à de nombreux chimistes universitaires qu’il avait fréquentés, notamment au laboratoire de Wurtz, LeBel ne fit pas carrière à l’université. Il exploitait une mine d’asphalte à Pechelbronn en Alsace. Passionné par la préhistoire, il achète en 1912 la grotte de Laugerie-Basse près des Eyzies-de-Tayac en Dordogne qu’il a léguée à la Société chimique de France. Il en avait confié l’exploitation à J. Maury, membre délégué de la Société préhistorique française, avec lequel il découvrit la grotte du Grand Roc.

Les Archives de l’Académie des sciences conservent une lettre de LeBel datée de 1924 dans laquelle il dépeint son oncle avec une aussi grande liberté d’expression. “L’idée de parler de Boussingault est très tentante mais le sujet est un peu vaste, car l’homme est encore plus intéressant que le chimiste et le plus amusant est difficile à insérer dans un laïus officiel”. Au moment de la nomination d’un chimiste qu’ils n’aimaient pas, voici le commentaire de Boussingault rapporté par son neveu : « Un imbécile de plus à la Sorbonne ou à l’Académie ne compromet aucunement la France, tandis qu’à la tête d’une armée il peut être très dangereux, la preuve c’est Mac Mahon qui a sacrifié son armée dans la plaine d’Alsace [en 1870] au lieu de défendre les Vosges ! |...].
Sa conversation fourmillait de traits d’esprit et de bons avis et quand il m’appelait imbécile je me réjouissais à l’avance sachant qu’il allait me dire quelque chose d’amusant ; une fois je lui racontai que j’avais accepté de faire quelques articles pour le Dictionnaire de chimie (de Wurtz). « Je ne te croyais pas aussi bête ; Wurtz aurait bien trouvé quelqu’autre faible d’esprit qui aurait fait cela aussi bien ! – Mais c’est un ouvrage fort utile ! – Sans doute mais les vidangeurs aussi sont fort utiles, tu ne vas pas pomper la m… à leur place. »Je me le suis tenu pour dit [...]”. C’est ce que confirme l’examen des articles du dictionnaire.

“Boussingault appelait notre chimie organique la science de la tralalamine, quand on a fait l’isomère α on fait le β et le γ, ensuite on les méthyle, éthyle etc tâchez de trouver une voie plus nouvelle ! [...] J’ai trouvé aux Eyzies une grotte ravissante avec des stalactites épatants ; si vous avez un quart d’heure, voyez-les chez moi, je vous autorise à prendre les plus beaux à la condition de les montrer au public.”

  

Joseph-Achille LeBel (source WIkimedia)	Jean-Baptiste Boussingault (source Wikimedia)

Pour en savoir plus

Mémoires de J.-B. Boussingault, tome deuxième (1822-1832), Chamerot et Renouard, Paris, 1896

 Joseph-Achille Le Bel (1847-1930) de Claude Millot, in Itinéraires de chimistes 1857-2007, coord. L. Lestel (2008)

Jean-Claude Streicher, Joseph Achille Le Bel, Jérôme Do Bentzinger éd. (2015)

Boussingault, Jean-Baptiste (1802-1887), Professeur d’Agriculture (1845-1848), de Chimie agricole (1851-1887), de Jean Boulaine, in Les professeurs du Conservatoire national des arts et métiers, t. A-K, INRP, CNAM (1994) ; Histoire des pédologues et de la science des sols, INRA (1989)

Un aspect peu connu de l’œuvre de J.-B. Boussingault de M. Lenglen, Beauvais Imprimerie centrale administrative (1937)

J. Maury, Laugerie Basse, Les fouilles de M. J. A. Le Bel, Le Mans, Imprimerie Monnoyer (1934)

Boussingault, de F. W. J. McCosh, D. Reidel Publ. Co (1984)

 

En France, de nos jours, des jeunes, des hommes, des femmes se font tatouer. Les tatouages réalisés sont considérés comme des œuvres d’art par la majorité des 18-24 ans. Cette pratique est très ancienne puisque Otzi, retrouvé dans les Alpes en 1991, momifié il y a 5300 ans, porte des traces de tatouage.

Avec les voyages qui commencent à la fin du XIV^e siècle, les explorateurs constatent que de nombreux peuples utilisent les tatouages partout dans le monde. Ces tatouages pouvaient servir à marquer le passage d’un état à un autre, à distinguer les différentes classes sociales, à identifier les esclaves, les criminels…

Les tatouages sont aussi une marque religieuse chez les bouddhistes et les hindouistes. À l’inverse, dans les religions juives et musulmanes le tatouage est proscrit et il est plus ou moins toléré de nos jours chez les chrétiens après avoir été tabou. Au XIX^e siècle, en Grande-Bretagne, de nombreuses personnes et même des membres de la famille royale se font tatouer.

Les couleurs utilisées doivent être permanentes, indélébiles et surtout non toxiques. Pourtant, les études toxicologiques réalisées sur les mélanges utilisés de nos jours montrent que ce n’est pas le cas. Dans les mélanges, on peut trouver des hydrocarbures aromatiques polycycliques cancérigènes, des amines aromatiques, elles aussi cancérigènes et aussi des métaux comme le chrome, le cobalt, le plomb, le cadmium, le mercure qui peuvent être très toxiques, des ferrocyanures et des ferricyanures qui le sont plus ou moins. Il y a aussi des additifs dont on ne connait pas le métabolisme à court et moyen terme.  Peu d’industriels donnent la composition de leurs encres. Or, l'encre est injectée sous la peau entre le derme et l’épiderme et on constate des réactions allergiques et des inflammations chroniques.

En France, l’Agence nationale de sécurité du médicament et des produits de santé a, par arrêté, fixé « la liste des substances qui ne peuvent pas entrer dans la composition des produits de tatouage ». Ce sont des pigments métalliques ou organométalliques toxiques, et pour certains cancérigènes, que l’on trouve dans les encres de tatouages de couleur. En Europe, les règlements sont différents d’un pays à un autre.

Il ne faut pas confondre ces produits de tatouage permanent avec le henné, issu de la plante (Lawsonia inermis) qui permet des tatouages temporaires. Par contre le henné synthétique qui est quelquefois utilisé pour des tatouages éphémères est toxique et cause des allergies.
 

Pour en savoir plus

Être et paraitre : la grande folie du tatouage. Art, science… et chimie,  de A. Jacquesy et C. Monneret, L’Actualité chimique, Paris, (déc. 2017), n°424, pp. 9-12

Paul-Emile Lecoq de Boisbaudran (1838-1912) reprend le négoce des spiritueux à Cognac où il est né. Il est passionné par la chimie. À ses frais, il installe un laboratoire, achète du matériel, fait preuve d’une grande habileté manuelle et d’une ingéniosité remarquable.

Il connaît les travaux d’analyse spectrale de Robert Wilhelm Bunsen (1811-1899) et de Gustav Kirchhoff (1824-1887). Comme chaque élément a un spectre caractéristique, il se procure une bobine de Ruhmkorff, des fils de platine et un spectroscope à prisme avec micromètre et réalise les spectres des soixante-deux éléments connus à l’époque.

Dans la blende de zinc, il découvre un nouvel élément le 27 août 1875. Il le nomme gallium en hommage à la France, car en latin, la Gaule se dit Gallia. Il s’est défendu de l’avoir choisi en référence à son propre nom car Lecoq en latin se dit gallus.  Il le prépare à l’état pur en électrolysant du chlorure de gallium et étudie ses propriétés. Il vient à Paris présenter ses expériences et les réalise en septembre 1875, dans le laboratoire de Charles Adolphe Wurtz (1817-1884) à l’école de médecine devant des membres de la section de chimie de l’Académie des sciences. Le 6 décembre 1876, un échantillon de gallium est présenté à l’Académie des sciences.

Lecoq de Boisbaudran connaît aussi les travaux de Dimitri Mendeleïev (1834-1907) et en particulier la classification parue en 1869. Dans ce travail, Mendeleïev laisse libre des places prévues pour des éléments inconnus à l’époque. Lecoq de Boisbaudran compare ses résultats expérimentaux aux prévisions de Mendeleïev. Le gallium est bien l’un des éléments envisagés. Ce métal correspond par sa masse atomique et ses propriétés chimiques à l’éka-aluminium Ce résultat confirme la pertinence de la classification de Mendeleïev.

Lecoq de Boisbaudran découvrira aussi en 1880, le samarium et, en 1886, le dysprosium. Les travaux de Lecoq de Boisbaudran en spectroscopie font autorité et il est connu de l’Europe savante bien que n’étant qu’un chimiste amateur.

Spectroscope de Bunsen et Kirchhoff (E. Fremy, Encyclopédie chimique 1882, p. 505), Source BIU Santé

Pour en savoir plus

Mendeleïev (1834-1907) de Chemicus, L’Actualité Chimique, Paris (déc. 1975) n°27, pp. 30-32

De l’analyse spectrale aux spectroscopies : Histoire et applications de C. Genin, BUP, Paris (fév.2006) n°100, pp. 235-246

Le Gallium de M. Lecoq de Boisbaudran et l’ekaaluminium de M. Mendeleef de G. Tissandier, La nature, Paris ( juin 1876) n°176, pp.310-311

Le célèbre écrivain allemand Johann Wolfgang von Goethe (1749-1832) était un amateur de café. Il en buvait beaucoup afin de rester éveillé et a souhaité savoir pourquoi le café avait cette propriété.

Il connaissait un jeune chimiste Friedrich Ferdinand Runge (1794-1867) à qui il demanda d’analyser le café. En 1819, Runge identifie la substance stimulante, l’isole et en détermine les propriétés chimiques. Cette substance est nommée caféine, c’est la 1,3,7-triméthylxanthine.

En France, c’est Pierre Jean Robiquet (1780-1840) qui, en 1821, extrait la caféine. Ce n’est qu’à la fin du XIX^e siècle qu’Hermann Emil Fischer (1852-1919) détermine la structure de la caféine et réalise la synthèse totale de cette molécule. La caféine est une base faible, sa demi-vie d’élimination est de quatre à six heures chez l’adulte, elle entraine une stimulation mentale pendant plusieurs heures suivie parfois d’insomnie.

Runge isole aussi, en 1834, une substance qu’il appelle kyanol ou cyanol et qu’August Wilhelm von Hofmann (1818-1892) nommera quelques années plus tard aniline. Ce produit aura une importance capitale pour le futur développement de la chimie organique.

Un siècle plus tard, en 1936, Karl Aloys Schenzinger (1886-1962) écrit une biographie sur Runge qui a pour titre Anilin.

Runge a aussi travaillé sur les colorants et a réalisé une des premières chromatographies sur papier.

Caféier ( Nouveau dictionnaire de médecine de chirurgie pratiques, sous la direction du Dr Jaccoud. Tome 5, P. 370, Source BIU Santé)	Robiquet, Pierre (1740-1840). Professeur à l'Ecole de Pharmacie (Source : BIU Santé)

Pour en savoir plus

Trois siècles d’histoire du café de M.-L. Dufrénoy  et J. Dufrénoy, Journal d’agriculture traditionnelle et de botanique appliquée, Paris (1951) n°343-344, pp. 312-318

Contribution à l’étude de l’action physiologique et thérapeutique de la caféine de F. Giraud, Thèse de Doctorat de médecine, Lyon, 1881, 54 p.

Procès verbaux des séances de l’Académie, Académie des sciences, séance du 18 août 1823, Paris, t. 7, p.528

Recherches sur la composition élémentaire et sur quelques propriétés caractéristiques des bases salifiables organiques, de J.-B. Dumas et J. Pelletier, Annales de chimie et de physique, Paris (1823) t. 24, pp. 182-183

Observations sur un mémoire intitulé : monographie chimico-technique de la Garance, etc., par Runge, publié en 1835 dans le Bulletin de la Société d’Encouragement de Berlin de P. Robiquet, Annales de chimie et de physique, Paris (1836) t. 63, pp. 282-296

 

Au début du XVIII^e siècle, la seule teinte bleue stable est le bleu outremer obtenu à partir d’une pierre précieuse, le lapis-lazuli. Cette couleur bleu est donc très chère. Entre 1704 et 1709, selon les sources, à Berlin, Heinrich Diesbach et Johann Conrad Dippel (1673-1734) veulent préparer un colorant rouge mais ils obtiennent accidentellement une nouvelle couleur bleue. Ce bleu fut obtenu par l’action du sulfate de fer (II), (FeSO₄) sur un carbonate de potassium (K₂CO₃) qui contenait malencontreusement un cyanure jaune.

Diesbach et Dippel commercialisent ce nouveau pigment en gardant le secret de fabrication afin d’en conserver le monopole. Ce bleu porte alors le nom de Bleu de Prusse ou Bleu de Berlin. Le procédé de fabrication est dévoilé seulement en 1724 par John Woodward (1655-1728).

Tout au long du XVIII^e siècle, les chimistes vont s’intéresser à ce bleu. En 1756, Pierre Joseph Macquer (1718-1784) publie « Examen chymique du bleu de Prusse » (écriture de l’époque). Puis Carl Wilhelm Scheele (1742-1786) fait réagir du bleu de Prusse avec de l’acide sulfurique à chaud et obtient le cyanure d’hydrogène. Joseph Louis Proust (1754-1826) expose ses « Recherches sur le bleu de Prusse » en 1799 et c’est Louis Joseph Gay-Lussac (1778-1850) qui détermine sa composition en 1811. Le bleu de Prusse est au final un ferrocyanure de fer (III), hydraté : [Fe^(III)]₄[Fe^(II)(CN)₆]₃ ,(H₂O)_x.

Ce pigment est le premier créé artificiellement. Les peintres européens l’utilisent dès 1710. Comme il a un pouvoir colorant élevé, il sert aussi en teinture. Lors de lessives de linges blancs jaunis, il est ajouté à l’eau de lavage afin d’obtenir à nouveau des linges blancs. De nos jours, il a de nombreuses applications. En mécanique, on vérifie l’ajustage de pièces plates au marbre. En chaudronnerie, il est utilisé comme couche de marquage car il résiste à l’eau et aux solvants. En chimie analytique, il sert à l’identification des ions cyanures. En médecine, il est très efficace pour éliminer le césium 137 et le thallium du corps humain et utilisé en cas d’irradiation.

T. Grison, La Teinture du Dix Neuvième Siècle en ce qui concerne la laine et les tissus, Paris, 1884 (Collections SEIN). Cliché G. E.

Pour en savoir plus

Fer : curiosités ; Bleu de Prusse, bleu de Turnbull, sur le site de l’UdPPC (Union des professeurs de physique et de chimie)

De la teinture des laines au moyen du Bleu de Prusse, de P. Raymond fils, Annales de chimie et de physique (Paris), 1828, t.39, pp. 44-77

De la teinture du bleu de Prusse, de Homassel, in Cours théorique et pratique sur l'art de la teinture en laine, soie, fil-coton, fabrique d'indienne en grand et petit teint, (1807), Edit. Courcier, Paris, pp. 277-278

Mémoire sur la composition de la matière colorante du bleu de Prusse, de J.-F. Clouet, Annales de chimie (Paris), (1791/10) t.11, pp.30-35

Une pile : quel nom étrange ? Quelles sont donc les « choses empilées » dans cet objet ? Pour cela, il faut remonter à la fin du 18^e siècle et aux observations de Galvani sur ce qu’il appelait alors « l’électricité animale ».

Luigi Galvani (1737 - 1798) était professeur d’anatomie à l’université de Bologne en Italie, ville pionnière pour l’enseignement de cette science. Au cours de la dissection d’une grenouille dans un laboratoire où étaient présentes des machines électrostatiques, l’un des assistants de Galvani, en touchant avec son scalpel le nerf crural de la grenouille, constata la contraction du muscle de la cuisse, en même temps qu’une étincelle éclatait dans une machine électrostatique à proximité.

Très intrigué par cette découverte, et après de nombreux autres essais, Galvani s’aperçu que cette contraction pouvait aussi être obtenue lorsque l’on mettait en contact deux fils constitués de deux métaux différents, reliés l’un au nerf crural et l’autre au muscle de la cuisse (l’« arc galvanique »). Il en tira la conclusion que les contractions seraient dues à une « électricité animale » qui proviendrait de l’animal et se déchargerait lorsque nerf et muscle seraient reliés par les métaux.

Alessandro Volta (1745-1827) était, lui, professeur de physique à l’université de Pavie. Très intéressé par les expériences de Galvani, il les reproduisit mais eut rapidement des doutes sur l’origine animale de l’électricité. Il lui est venu l’idée, pour amplifier l’effet, d’empiler alternativement des disques de métaux différents, d’abord du zinc et de l’argent, puis du zinc et du cuivre, séparés par des rondelles de carton imprégnées d’une solution saline, par analogie avec les « humeurs » au sein des organismes animaux. Il observa que cette pile pouvait le « frapper » quand il touchait les deux extrémités avec les mains nues, de façon analogue à une bouteille de Leyde (1). Mais, contrairement à cette dernière, déchargée après le premier contact, et à sa surprise, le « choc » était renouvelé à chaque fois qu’il touchait la pile. La pile électrique était donc née.

Les chimistes vont s’approprier cette invention, présentée par Volta, en 1800, à Paris, à l’Académie des Sciences devant Bonaparte, puis à Londres. Davy, à Londres, l’utilise pour isoler le sodium et le potassium, en 1807. Ensuite Gay Lussac et Thenard, isoleront en 1810, à leur tour, ces deux métaux, en utilisant « la grande pile », installée à l’école Polytechnique et construite grâce à un financement de l’empereur Napoléon. C’est la naissance de l’électrochimie.

(1) La bouteille de Leyde, connue depuis 1745, est constituée par une bouteille en verre d’où sort par le goulot une tige métallique, remplie de feuilles d’étain chiffonnées et entourée d’une feuille métallique. Elle était utilisée comme curiosité dans les foires pour donner des chocs électrostatiques.

Pour en savoir plus
Ressources issues du site Histoire de l’électricité et du magnétisme (CNRS) :

• À propos de la bouteille de Leyde :
  L'énigme de la bouteille de Leyde et la vidéo La terrible secousse...
• Galvani et l’électricité animale
• Des expériences de Galvani à la pile Volta : reproduction de l’expérience de Galvani à l’Université de Rennes, unité de physiologie animale - Vidéo CNRS
• La controverse Galvani Volta