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Mots-clés : chimie analytique, titrage, microcontrôleur, pH-mètre

La chimie analytique a considérablement évolué depuis 50 ans avec l’introduction non seulement de l’instrumentation mais aussi de la métrologie.

Des microcontrôleurs (cartes électroniques avec processeur) possédant des fonctions entrée et sortie et une programmation simplifiée sont commercialement disponibles à très bon marché. L’exemple présenté dans l’article est basé sur des outils de la famille open source « Arduino » et permet d’élaborer un titrimètre automatique et l’évaluation de ses performances directement par les élèves et étudiants.

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Auteur(s) : Jérôme Randon
Source : L’Actualité chimique n° 41 (mai 2020) pp. 41-48

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Mots-clés : chimie analytique, microcontrôleur, colorimètre, étalonnage, incertitudes de dosage par étalonnage, enseignement

Les méthodes de dosages par titrage sont de plus en plus remplacées par des méthodes de dosage dites par étalonnage.

Le microcontrôleur « Arduino » est relié à des diodes électroluminescentes (LED). Des kits commerciaux proposent souvent 4 LED de couleurs différentes (bleu, vert, jaune et rouge). Une simple intercalation d’un récipient contenant une solution colorée permet l’extinction de diodes à mettre en relation avec l’observation de la couleur fournie par l’œil de l’observateur (couleur complémentaire). Comme ce microcontrôleur permet de mesurer une tension entre 0 et 5 V en un point d’un circuit électrique avec un convertisseur alors il peut détecter un signal lumineux arrivant sur un capteur tel qu’une photodiode. L’auteur aborde de manière très claire la discussion des mesures de l’absorbance Io traditionnellement appelée « mesure du zéro » qui dépend de la géométrie de la cuve, de son épaisseur et de la solution qui doit « tout contenir sauf le colorant » ! Plusieurs solutions d’étalonnage sont préparées et une relation affine modélise l’absorbance en fonction de la concentration la solution, mais là aussi une discussion très intéressante a lieu sur la détermination de l’incertitude sur la concentration retrouvée par la méthode d’étalonnage : un guide EURACHEM indiqué dans la bibliographie en version traduite en français en 2016 pourra être consulté avec profit.

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Auteur(s) : Jérôme Randon
Source : L’Actualité chimique n° 452 (juib 2020) pp. 29-34

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Mots-clés : métal, aluminium, chrome, cuivre, étain, fer, cobalt, nickel, titane, zinc, germanium

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Mots-clés : alliage, acier, inox, inoxydable, verre, silice

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Mediachimie.org vous propose de rentrer dans le monde souvent surprenant de la chimie au travers d’une banque d’une série de quiz ludiques et instructifs. Avec ces quiz, testez vos connaissances et découvrez la chimie, ses applications inattendues, ses contributions aux développements des nouvelles technologies, et les innovations dont elle est la source. Les quiz sont regroupés par grandes thématiques.
 

 

Énergie, développement durable et nouvelles technologies | Matière et univers | Nature, environnement et climat
| Santé, science du vivant et qualité de vie | Histoire de la chimie | Quiz colloques

 

Énergie, développement durable et nouvelles technologies

Matière et univers

Nature, environnement et climat

Santé, science du vivant et qualité de vie

Histoire de la chimie

Les colloques

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Mots-clés : vaccin, virus, atténué, inactivé, vecteur viral, protéine recombinante, ARN messager, spicule

Les vaccins soulèvent des questions auxquelles ce zoom essaie d’apporter des éclaircissements.

  1.  Quelle est la différence entre un agent pharmacologique à visée thérapeutique (médicament) et un vaccin ?
  2. Quels sont les concepts d’élaborations des vaccins existants ayant fait leur preuve ?
  3. Sur quelles bases scientifiques les nouveaux vaccins à ARN messager proposés sont-ils conçus ?
  4. Quelles sont les attentes en termes d’activité, durée d’activité versus toxicité en moyen long terme ?
  5. Le cas des vaccins à ARN modifié ou à ADN ; les questions qui se posent
  6. Propositions

1) Quelle est la différence entre un agent pharmacologique à visée thérapeutique (médicament) et un vaccin ?

Un médicament est conçu dans le cas d’une infection par un virus ou une bactérie voire des champignons [1] pour tuer l’agent infectieux ou arrêter sa prolifération.

Un vaccin est conçu pour apprendre et entrainer notre système immunitaire à reconnaitre un agent infectieux et construire sur cette base l’ensemble de l’arsenal de défense tout en gardant la mémoire de la « photographie » de l’ennemi [2]. Le vaccin engendre ainsi une réponse immunitaire primaire.

Une fois que l’ennemi (agent infectieux) arrive réellement, les soldats sont prêts pour une réponse secondaire rapide avec les bons fusils spécifiques et adapté à l’ennemi dont ils ont gardé la photographie. Cette défense dépend de la réaction des molécules spécifiques dites immunoglobulines souvent associées à des cellules dites phagocytaires (du grec phago qui signifie manger). Plus la photographie rendra compte de la physionomie globale de l’ennemi, moins celui-ci aura des chances d’échapper aux soldats, en changeant simplement certains de ses membres constitutifs par ce qu’on appelle une mutation.

2) Quels sont les concepts d’élaborations des vaccins existants ayant fait leur preuve ?

Virus inactivés et virus atténués : le virus traité chimiquement ou par la chaleur perd sa nocivité mais conserve sa capacité à provoquer une réponse immunitaire. Dans les deux cas de figure le vaccin est inoffensif sauf cas exceptionnels pour le virus atténué. C’est le concept le plus traditionnellement utilisé jusqu’à ce jour dont les preuves de rapport efficacité/toxicité sont éprouvées.

Le recul médical est excellent : rougeole, oreillons, rubéole, fièvre jaune pour les virus atténués, et polio, grippe pour les virus inactivés.

Vecteur viral : on utilise un virus atténué connu comme inoffensif pour véhiculer du matériel protéique du virus à abattre.

Vaccins à protéine recombinante : certaines protéines du virus connues comme immunogènes (qui déclenchent le système immunitaire) sont injectées. Le recul médical est celui du vaccin de l’hépatite B et de certains vaccins contre la grippe.

Dans le cas du coronavirus SARS-CoV-2 ces différents concepts sont utilisés dans les essais en cours avancés :

  • Virus inactivés : Sinopharm (Chine), Sinovac (Chine), Bahrat Biotech (Inde)
  • Vecteur viral : Johnson&Johnson – Janssen (USA), CanSino Biologics (Chine), Gamaleya Research Institut (Russie)- Astra Zeneca (GB-Suède)
  • Vaccin à protéine recombinante (fragment d’antigène) : Novavax (USA), Sanofi / GSK (France, GB), Institut Pasteur / Thémis (France)

3) Sur quelles bases scientifiques les nouveaux vaccins à ARN messager ou ADN proposés sont-ils conçus ?

Il s’agit d’injecter du matériel génétique soit ADN, génome humain, soit ARN messager (ARNm) [3], transcrit du génome. Ce matériel a pour mission de donner l’ordre à l’usine de fabrication des protéines (ribosome) d’élaborer la protéine du virus corona [4], responsable de son accrochage au niveau des cellules humaines. Cette protéine est nommée spicule. Alors le système immunitaire à la vue de cette protéine construit sa défense moléculaire et/ou cellulaire.

Cette approche vaccinale a permis d’obtenir des résultats prometteurs lors d’expérimentations sur des modèles animaux (4 vaccins de ce type sont commercialisés aujourd'hui).

Dans le cas du coronavirus SARS-CoV-2 cette nouvelle approche est utilisée en autre par Pfizer / BioNTech, Moderna, SANOFI / Translate Bio et l’Institut Pasteur (3e voie de recherche en cours)…

4) Quelles sont les attentes en termes d’activité, durée d’activité versus toxicité en moyen long terme ?

Études préalables dans le cas général

Tous les vaccins candidats doivent obligatoirement passer trois phases de tests à l’issue desquelles un dossier est soumis aux autorités de santé [5] pour obtenir ou non l’autorisation de l’administrer à une population.

La phase I consiste à tester l’absence de toxicité sur un nombre réduit (10 à 100) de personnes volontaires adultes et en bonne santé et non exposées au virus. On étudie la tolérance et la production des anticorps (pouvoir immunogène) en fonction des doses que l’on administre.

La phase II va faire appel de 50 à 500 volontaires. Elle a pour but de définir la meilleure façon d’administrer le vaccin : dose, nombre d’injections initiales, et nécessité ou non de rappels, et si oui combien et à quelle fréquence, afin d’induire une immunité maximale. Cette étude se base sur les résultats des analyses sanguines (dosage d’anticorps) pour faire une projection possible.

Dans la phase III il s’agit de tester l’efficacité réelle du vaccin en double aveugle. Cela nécessite plusieurs milliers de volontaires (selon un panel défini, âge, sexe, personnes malades ou non…) évoluant dans des zones contaminées, dont la moitié d’entre eux reçoit un placébo, tandis que l’autre reçoit le vrai vaccin candidat. Dans le cas général, il faut attendre en moyenne 3 ans, voire plus, pour pouvoir comparer le nombre de personnes infectées parmi les volontaires vaccinés réellement et celles qui ont reçu le placébo. Ce n’est qu’à l’issue de la phase III que l’on peut affirmer ou non l’efficacité d’un vaccin, sa durée d’activité et préconiser les meilleurs modes et fréquence d’administration. Les éventuels effets secondaires sont évidemment également notés et suivis.

Les autorités de santé vont alors examiner l’ensemble des résultats pour prendre une décision.

Une fois que le vaccin sera administré auprès de la population, il y a aura un suivi permanent qui constitue la phase IV.

Le cas des vaccins contre la Covid 19

Dans le cas de cette pandémie, la recherche mondiale travaille d’arrache-pied pour pouvoir offrir une solution fiable au plus grand nombre dans un temps très court.

C’est ainsi tout particulièrement la 3e phase qui est concernée et raccourcie. Le nombre d’individus ayant participé aux tests est également réduit.

Les entreprises communiquent et anticipent la production avant même que l’ensemble des résultats soit fourni aux autorités scientifiques de santé ou celles de la régulation et, compte tenu du nombre impressionnant de doses à fabriquer, les gouvernements anticipent aussi les précommandes.

Cela peut engendrer des suspicions dans la population, mais en tout état de cause, les autorités scientifiques et de régulations se prononceront, nécessairement, sur la base d’un dossier complet.

5) Le cas des vaccins à ARN messager ou à ADN ; les questions qui se posent

Cette anticipation n’est pas sans soulever des questions plus spécifiques concernant les tous nouveaux vaccins à ARNm et ADN, qui arrivent en 1er dans cette course effrénée (sociétés Pfizer et Moderna) et dont aucun exemple à ce jour n’a été appliqué à l’homme. Des réponses sont attendues.

En terme d’activité

  • S’agit-il de produits qui interférent avec le virus une fois l’infection mise en place ou s’agit-il de produits qui préviennent l’infection via la mise en place d’un système de défense immunitaire et par conséquent interférant avec la propagation du virus… ?
  • Quelle pourrait être la durée de protection et pour quel type de protection (forme grave versus légère) voire pour quel variant de virus ?
  • Y-a-t-il des cas asymptomatiques ?
  • Les résultats peuvent être positifs dans l’immédiat mais la stabilité de l’agent qui déclenche le processus de défense (ARN messager) reste questionnable. En effet le temps de demi-vie d’un ARN en milieu biologique ne dépasse pas les quelques minutes voire heures pour certains. Toutes les étapes de survie d’un ARNm sont hautement régulées et contrôlées au sein de nos cellules et ceci pour éviter toute aberration ou surproduction des protéines d’intérêt. Alors, que se passe-t-il en cas d’intervention exogène ? Qu’en est-il sur la durée ?

Questions en termes de toxicologie à moyen ou long terme

  • L’ARN injecté peut par un mécanisme naturellement existant chez l’Homme comme chez nos convives les bactéries (biotope) se réinscrire en ADN (transcriptase inverse ou reverse transcriptase) c’est-à-dire s’insérer dans le génome bactérien. Pour ce qui concerne l’Homme la possibilité reste théorique. Qu’en est-il ici ?
  • L’ARNm pour qu’il puisse atteindre sa cible cellulaire chez l’Homme doit être entouré des nanocapsules lipidiques qui déterminent sa destination. Dans ce cas quelle est la population cellulaire humaine réceptrice et pour quel effet ?
  • Si la population cellulaire réceptrice devient la cible potentielle du système immunitaire dit « inné »… quelles pourraient être les conséquences à moyen ou long terme (système vasculaire, organes vitaux, maladies auto-immunes…) ?
  • S’adresser à une protéine unique et spécifique du virus n’expose-t-il pas à des mutations potentielles ?

En conséquence les effets secondaires ne doivent pas être vus sous l’angle médical d’une douleur, inflammation au site de l’injection, maux de tête… mais plutôt sous un angle sociétal et éthique à moyen et long terme en fonction des considérations et possibilités scientifiques connues à ce stade.

6) Propositions

  • Accélérer et massivement financer les recherches sur les concepts vaccins de virus atténués ou inactivés et vecteurs viraux, aux preuves de rapport efficacité/toxicité éprouvées, voir § 2. À ce jour, les laboratoires impliqués dans cette recherche sont nombreux et internationaux et plus d’une dizaine d’approches basées sur ce concept sont en cours avec des produits avancés au niveau de la phase II et III (voir § 2).
  • Approfondir la recherche pour répondre aux questions soulevées sur les vaccins à ARNm et ADN pour éviter une décision précipitée.
  • Financer substantiellement des recherches de nouveaux agents antiviraux [6] [7] à l’image de ce qui a été réalisé pour les infections de type HIV.
  • Entreprendre des études cliniques courtes et ciblés sur des classes de médicaments existants, pour lesquels le recul médical actuel est très important. Les inhibiteurs de synthèse protéique sont connus depuis les années 1950, par exemple les aminoglygosides, les tétracyclines, les macrolides comme le Zithromax, le Claricide , l’érythromycine, le Ketek… bien qu’il s’agisse d’inhibiteurs de synthèse protéique chez les procaryotes (bactéries), la moindre perturbation de la synthèse protéique des protéines virales chez l’Homme pourrait conduire à une déstructuration du virus. D’autres classes des médicaments existants s’y prêtent tels que les inhibiteurs des protéases…

 

[1] Parasite, champignon, bactérie et virus : quelles différences ? (Question du mois, Mediachimie.org)
[2] Un vaccin, oui mais quel vaccin ? (Éditorial, Mediachimie.org)
[3] Cibler l'ADN : pour la compréhension du vivant, Carine Giovannangeli, in La chimie et la santé, EDP Sciences (2010) p. 45
[4] Le coronavirus, un défi pour la chimie du vivant (Éditorial, Mediachimie.org)
[5] Recherche et essais cliniques sur les vaccins sur le site Santé Publique France
[6] Covid-19 : la chimie médicinale à l’assaut des mécanismes de propagation virale, B. Canard, L'Actualité Chimique n° 451 (mai 2020) pp. 17-18
[7] Où sont passés les antiviraux dont la France a besoin ?, B. Meunier (Tribune parue dans Les Échos le 27 mars 2020

Pour en savoir plus

Auteur(s) : Constantin Agouridas, Docteur en pharmacologie moléculaire et cellulaire, Professeur des Universités (Paris VI), Ex-Directeur de Recherches Aventis, Inventeur d’une nouvelle classe d’anti infectieux le Ketek
 

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Mots-clés : présentations d’expériences, techniques d’analyse, techniques expérimentales, TP, travaux pratiques, activités expérimentales, vidéos

Vous trouverez ci-dessous une liste vers quelques ressources présentant des vidéos de présentations d’expériences, de techniques d’analyse ou de techniques expérimentales.

 


Le mystère de la cristallisation


Identification d’une molécule organique par IR et RMN


Hydrodistillation

 

Présentation d’expériences

Techniques d’analyse

Techniques expérimentales

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Mots-clés : protection solaire, antoxydant, stress oxydant

Les flavonoïdes et anthocyanes des baies colorées (framboises, myrtilles, mûres, etc.), thés verts, jus de raisin et autres vins favorisent par leur action antioxydante la réparation des dommages cellulaires induits par les UV. Ils réduisent aussi le risque de cancer. En effet, très apprécié, surtout pendant les périodes estivales, le soleil émet des rayonnements dangereux pour la santé dont la plupart sont fort heureusement stoppés par l’atmosphère. Il est donc nécessaire de connaître les mécanismes de dégradation de la peau exposée trop longtemps au soleil ainsi que les moyens de s’en protéger.

Terminale - Spécialité ST2S

Objectifs : Connaître les effets sur la peau d’une exposition au soleil et les moyens de s’en protéger.

Thème 3 • Faire des choix autonomes et responsables
Partie • L’usage responsable des produits cosmétiques

Notions et contenus : Protection solaire.
Antioxydant.

Comment l'action d'un antioxydant peut-elle contribuer à la protection solaire ? (PDF - 2209 Ko)  
Auteur(s) : David Soissons
Source : Dossier pédagogique réalisé par les Éditions Nathan en partenariat avec La Fondation de la Maison de la Chimie et Mediachimie

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Mots-clés : transformation chimique acide-base, CO₂, dixoyde de carbone

La chimie et le vinaigre : voilà deux partenaires qui se sont rencontrés quelque part en Mésopotamie plus de 3 000 ans av. J.-C. Nos ancêtres utilisaient le vinaigre pour sesmultiples propriétés : conserver, soigner, désinfecter, digérer les substances grasses. En cosmétique, par ses propriétés astringentes, il servait à nettoyer et tonifier la peau.

Aujourd’hui, c’est l’assaisonnement par excellence pour rehausser le goût, aseptiser les huîtres crues par ses propriétés antiseptiques et antifongiques ou simplement pour le plaisir avec quelques échalotes finement hachées !
Adoucissant, il nous sert à détartrer la cafetière ou autres appareils électroménagers, à faire briller l’argent et le chrome, à laver nos vitres et toute verrerie sans laisser de traces…. Et tout ceci est possible grâce à une propriété chimique du vinaigre : il s’agit d’un acide.

Mais qu’appelle-t-on un acide et comment réagit un acide ? Comment utilise-t-on les propriétés des acides et des bases ? Dans quelle mesure certaines espèces produites par l’homme ont-elles une influence sur l’environnement en raison de leurs propriétés acides ou basiques ?

Terminale - Spécialité PC

Objectifs : Identifier un couple acide-base, une transformation acide-base.
Relier le pH à la concentration en ions oxonium.
Savoir faire un schéma de Lewis.

Constitution et transformations de la matière
Thème 1 • Déterminer la composition d’un système par des méthodes physiques et chimiques.
Partie A • Modéliser des transformations acide-base par des transferts d’ion hydrogène H+.

Notions et contenus : Couples acide-base de l’eau, de l’acide carbonique, d’acides carboxyliques, d’amines.
Espèce amphotère.

La chimie des acides et des bases (PDF - 950 Ko)  
Auteur(s) : Cristina Da Cruz
Source : Dossier pédagogique réalisé par les Éditions Nathan en partenariat avec La Fondation de la Maison de la Chimie et Mediachimie

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Mots-clés : synthèse organique, extraction

La nature est une source importante de molécules bioactives pour traiter différentes maladies. Parmi celles issues (et dérivées) de la nature, prenons comme exemple la morphine, le Taxotère® et l’herbimycine A. Le chimiste a un rôle à jouer dans l’identification, l’extraction et la synthèse en grande quantité de ces molécules. Face aux maladies cancéreuses, le chimiste doit renouveler d’ingéniosité. Il utilise aujourd’hui des molécules naturelles qu’il associe à des anticorps (immunoconjugué) et il utilise des nouvelles techniques de vectorisation comme la microfluidique qui est la science de la manipulation des fluides à l’échelle micrométrique.

Partie des programmes associée :

  • Programme de spécialité physique-chimie de terminale générale : Partie 4 – Élaborer des stratégies en synthèse organique
  • Programme de spécialité physique-chimie de première générale : Partie 2.B – De la structure des entités à la cohésion et à la solubilité/miscibilité d’espèces chimiques
Molécules naturelles et ciblage de cellules cancéreuses (PDF - 2911 Ko)  
Auteur(s) : Philippe Thomas et Danièle Olivier

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