Rôle des métaux de transition dans l’organisme

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Propriétés chimiques

La chimie des éléments de transition s’avère très riche puisqu’elle englobe la chimie de coordination et la chimie du solide. Très fortement électropositifs, les éléments de transition sont des réducteurs puissants qui réagissent facilement avec la plupart des agents chimiques. Leur oxydation mène à plusieurs stades de stabilité variable, ce qui provoque parfois leur dismutation.
Les métaux de transition passent en solution, à l’exception des métaux dits nobles (Au, Pt), sous l’action des acides. En solution basique, l’ion formé s’hydrolyse par suite de son caractère acide, le stade final est l’hydroxyde M(OH)n insoluble dans l’eau [8]. Les éléments du bloc d ont tendance à perdre leurs électrons s lorsqu’ils forment des composés. La plupart d’entre eux peuvent également perdre un nombre variable d’électrons d et présente alors plusieurs états d’oxydation. Les seuls éléments du bloc d qui n’utilisent pas leurs électrons d pour la formation de composés sont ceux du groupe 12 (zinc, cadmium et mercure). L’aptitude à présenter divers états d’oxydation est responsable de nombreuses propriétés chimiques particulières de ces éléments et joue un rôle dans l’action de beaucoup de biomolécules. Hormis le mercure, les éléments aux extrémités de chaque rangée du bloc d n’ont qu’un seul état d’oxydation autre que zéro. Tous les autres éléments de chaque rangée ont au moins deux états d’oxydation et le manganèse, au centre de sa rangée, à sept états d’oxydation. Les éléments de la deuxième et de la troisième rangée du bloc d sont plus susceptibles d’atteindre les états d’oxydation élevés que ceux de la première rangée. Par ailleurs, le ruthénium (Ru) et l’osmium (Os) présentent tous les états d’oxydation possibles et que même l’or (Au) et le mercure (Hg), se trouvant vers l’extrémité du bloc, peuvent se trouver dans trois états d’oxydation. La gamme des états d’oxydation des éléments du bloc d augmente vers le centre du bloc. Les composés où les éléments du bloc d sont à un degré d’oxydation élevé, ont tendance à être oxydants ; ceux dans lesquels ils ont un faible état d’oxydation ont tendance à être réducteur.
Enfin, le caractère acide augmente avec l’état d’oxydation de l’élément.

Le scandium

Le scandium (Sc), est un métal réactif, il réagit avec l’eau presqu’aussi rigoureusement que le calcium (Ca). Il a peu d’usages et il n’est pas prouvé qu’il soit nécessaire à la vie. Le petit ion très chargé Sc3+ est fortement hydraté dans l’eau, et le complexe [Sc(H2O)6]3+ résultant est un acide de Bronsted, de force comparable à celle de l’acide acétique.

Le titane

Le titane (Ti) est un métal léger et résistant. Bien qu’il soit relativement réactif, contrairement au scandium, il résiste à la corrosion parce que sa surface est passivée par une couche protectrice d’oxyde. L’état d’oxydation le plus courant du titane est +4, dans lequel l’atome a perdu à la fois ses électrons 4s et ses deux électrons 3d. Son composé le plus important est l’oxyde de titane (IV), TiO2, ou dioxyde de titane. Il s’agit d’un solide blanc brillant (lorsqu’il est en poudre fine) stable et non toxique utilisé comme pigment blanc dans les peintures et le papier. Il se comporte comme un semi-conducteur en présence de la lumière, d’où son utilisation pour transformer le rayonnement solaire en énergie électrique dans les cellules solaires.

Vanadium

L’oxyde de vanadium V2O5 ou pentoxyde de vanadium, est un des composés le plus important du vanadium. Il se présente sous forme de solide jaune orangé utilisé comme oxydant et comme catalyseur dans les procédés de contact de la fabrication de l’acide sulfurique. La vaste gamme de couleurs des composés du vanadium, notamment le bleu de l’ion vanadyle VO2+, a conduit à son utilisation comme glaçure dans l’industrie.

Le chrome

Le chrome est un métal brillant qui résiste à la corrosion. L’ion chromate donne un ion dichromate orangé, Cr2O72-, en présence d’acide. 2CrO42- (aq) + 2H+ (aq) Cr2O72- (aq) + H2O (l) Les dérivés hexavalents sont les plus oxydants et les plus toxiques. L’ion Cr3+ donne les dérivés les plus stables [47]. Il résiste beaucoup moins bien à la corrosion que le chrome et se couvre d’une fine couche brune d’oxyde lorsqu’il est exposé à l’air. Ajouté au fer sous forme de ferromanganèse pour l’acier, il élimine le soufre en formant un sulfure. Le manganèse se trouve près du centre de sa rangée et présente une grande variété d’états d’oxydation. L’état le plus stable est +2, mais +4, +7 et, dans une moindre mesure, +3 sont courants dans les composés du manganèse. Le permanganate de potassium est un oxydant fort en milieu acide, utilisé pour oxyder les composés organiques.

Le fer

Le fer est très réactif et se corrode dans l’air humide. Il est passivé par les acides oxydants comme HNO3 mais réagit avec les acides non oxydants, en libérant de l’hydrogène et en formant des sels de fer (II). Les couleurs de ces sels vont du jaune pâle au brun-vert foncé. Les sels de fer (II) s’oxydent facilement en sels de fer (III). L’oxydation est lente en milieu acide, mais rapide en milieu basique, où l’hydroxyde de fer (III) insoluble, Fe(OH)3, précipite.

Le cobalt

Le caractère réducteur du cobalt dépend fortement du ligand. Avec le cobalt, la présence d’agents complexants abaisse très fortement le potentiel d’oxydo-réduction. Les sels de cobalt divalents ne sont pas réducteurs en l’absence d’agent complexant : ce sont les sels stables du cobalt. Les complexes du cobalt divalents sont extrêmement réducteurs, tandis que les complexes du cobalt trivalent ne sont pratiquement pas oxydants et sont stables en solution. L’addition à la solution de sel de cobalt divalent, d’un agent complexant (ammoniaque, ions nitrites, ions nitrates, etc.) permet le passage facile à l’état +3, par exemple par un simple barbotage d’air.

Le nickel

Le nickel (Ni) est aussi utilisé dans les alliages ; c’est un métal dur blanc-argent utilisé principalement dans la production des aciers inoxydables, comme catalyseur et en particulier pour l’addition de l’hydrogène aux composés organiques comme lors de l’hydrogénation des huiles végétales.

Le cuivre

Le groupe 11 contient les métaux monétaires : le cuivre, l’argent et l’or qui ont la configuration électronique de valence (n-1) d10ns1. Le groupe 12 contient le zinc, le cadmium et le mercure, avec la configuration électronique de valence (n-1) d10ns². La faible réactivité des métaux monétaires est due en partie à la faible capacité de blindage des électrons d, et donc la forte attraction que le noyau peut exercer sur les électrons externes. Cet effet est renforcé dans la 6e période par la contraction des lanthanides, qui explique l’inertie de l’or. Le cuivre, Cu, est assez peu réactif pour qu’il soit retrouvé à état métallique mais la plus grande partie provient de ses sulfures, en particulier du minerai appelé chalcopyrite, CuFeS2. Le cuivre est essentiel dans le métabolisme des animaux ; il transporte l’oxygène dans le sang, un rôle dévolu au fer chez les mammifères.

Table des matières

INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE
CHAPITRE 1 : GENERALITES SUR LES METAUX DE TRANSITION
I. Etat naturel
II. Propriétés Physiques
II.1. Titane
II.2. Vanadium
II.3. Chrome
II.4. Manganèse
II.5. Nickel
II.6. Le cuivre
III. Propriétés chimiques
III-1- Le scandium.
III-2- Le titane
III.3 Vanadium
III.4. Le chrome
III.5 Le manganèse
III.6 Le fer
III.7 Le cobalt
III.8 Le nickel
III.9 Le cuivre
III.10 L’argent
III.11 L’or
III.12 Le zinc et le cadmium
III.13 Le mercure
III.14 Composés de coordination
IV. Applications des métaux de transition
DEUXIEME PARTIE
CHAPITRE 2 : Rôle des métaux de transition dans l’organisme
I. Cuivre
I.1. Source, besoins et apports alimentaires
I.2. Métabolisme et propriétés du cuivre
I.3. Effets pathologique et toxique du cuivre
I.3.1. Carence en cuivre
I.3.2. Excès de cuivre
I.3.3. Maladies héréditaires du métabolisme du cuivre
I3.3.1. La maladie de Menkès
I.4. Effet du cuivre sur la prise en charge de l’arthrose
I.5. Action protectrice du cuivre sur les cartilages articulaires
I.6. Action antioxydante puissante du cuivre
II. Le chrome
II-1-Source, besoin et apports en chrome
II.2. Métabolisme du chrome
II.3. Mécanisme d’action biochimique du chrome
II.4. Rôle physiologique du chrome
II.5. Déficit en chrome
II.5.1. Chrome et diabètes
II.5.1.1. Diabète de type 2
II.5.1.2. Diabète gestationnel
II-5-1-3-Diabète stéroïdien
II.5.2. Chrome et stress oxydant
II.5.3 Déficits et bénéfices potentiels d’une supplémentation
II.6. Indicateurs du statut
III. Fer
III.1. Besoins en fer et apports nutritionnels conseillés
III.2.Absorption, métabolisme et recyclage du fer
III.3. Rôle physiologique du fer
III.4. Régulation de l’homéostasie de fer
III.5. Rôle du fer dans la grossesse.
III.6.Rôle du fer dans la défense immunitaire
IV-Zinc
IV.1. Source et apports
IV.2. Métabolisme du zinc
IV.3. Rôle physiologique
IV.3.1. Fonction cérébrale
IV.3.2. Fonction immunitaire
IV.3.3. Protection contre les radicaux libres
IV.4. Anomalies du métabolisme du zinc
IV.4.1. La surcharge en zinc
IV.4.2. La carence en zinc
IV. Autres métaux de transition
IV.1. Cobalt
V.2. Le manganèse
V.3. Le nickel
V.4.Le cadmium.
V.5. Le molybdène
V.6. Le palladium
V.7. Le mercure
V.8. Le platine
V.9.Le vanadium
Chapitre 3 : Utilisations des métaux de transition en pharmacie
I. Les différentes spécialités présentes à l’officine
I.1. Les règles de base pour le conseil en oligothérapie
I.1.1 Moment de prise
I.1.2 Voies d’administration et formes galéniques
I.1.3 Formes privilégiées
I.1.3 Posologies
I.1.4 Durée du traitement
I.1.5 Effets indésirables
I.1.6 Contre-indications
I.1.7 Interactions médicamenteuses
I.2 Les spécialités présentes à l’officine
II- Indications thérapeutiques des métaux de transition
II.1. Utilisations comme principe actif
II.1.1 Le cuivre
II.1.2 Le zinc
II.1.3 Chélates de Cuivre et de Zinc
II.1.4 Chrome
II.1.5 Fer.
II.1.6 Autres métaux de transition
II.1.6.1 Manganèse
II.1.6.2 Cobalt
II.1.6.3 Or
II.2 Utilisations comme excipients
II.2.1 Les oxydes de fer (Fe2O3)
II.2.2 L’oxyde de zinc (ZnO)
II.2.3 Le dioxyde de titane (TiO2)
III. Utilisations en cosmétologie
III.1 Les substances actives en cosmétologie
III.1 La dermo-cosmétique
III.2 Les boues thermales
III.2.1 Indications pour les affections locomotrices
III.2.2 Indications pour les affections gynécologiques
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES