20 000 moles sous les mers

Fête de la Science 2024 - Sorbonne Université

20 000 moles sous les mers

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20 000 moles sous les mers

20 000 moles sous les mers vous plongera dans l'univers des molécules présentes dans les océans : médicaments, CO2, polluants et molécules lumineuses. Cette plateforme pourra vous apporter des informations supplémentaires à votre visite lors de la Fête de la Science 2024 à Sorbonne Université.

Acidification des océans

Détection des polluants

Shampoing

Bioluminescence

Des médicaments dans l'océan

20 000 moles sous les mers

Acidification des océans

Les plantes marines sont capables, comme les plantes terrestres, d'absorber le CO2 de l'air pour former du dioxygène. L'oxygène dégagé fait vivre la faune environnante.Lorsque cet équilibre est perturbé, en particulier lorsque trop de CO2 est présent dans l'air, ce dernier se dissous dans l'eau et une réaction chimique se produit pour former de l'acide carbonique.

CO2 + H2O

H2CO3

Acide carbonique

L'acidification des océans a un impact sur l'écosystème...

Acidification des océans

La diminution du pH des océans (augmentation de l'acidité) produit des ions H+ en solution qui peuvent réagir avec des organismes marins. En particulier les coquillages (composés de carbonate de calcium CaCO3) peuvent réagir avec les substances acides pour former de du CO2, de l'eau et des ions calcium.

H2CO3

HCO3

+ H+

CaCO3 + 2 H+

Ca2+ + CO2 + H2O

Les coquillages peuvent être endommagés. D'autres animaux et végétaux marins peuvent être affectés.

Bioluminescence

Certains organismes marins (crustacés, méduses...) sont capables de produire de la lumière pour se camoufler, attirer ou repousser, communiquer ou simplement s'éclairer.

C'est le cas par exemple du crustacé Cypridina hilgendorfii et de la méduse Aequorea victoria qui produisent tous les deux de la lumière bleue. Deux molécules de la famille des imidazopyrazinones sont responsables de l'émission de cette couleur : la varguline pour Cypridina hilgendorfii et la coelenterazine pour Aequorea victoria.

Varguline

Coelenterazine

Crédit photo: Kevin Key on Flickr

Comment ça marche ?

Comment ça marche ?

Les imidazopyrazinones réagissent avec l'oxygène de l'air dissous dans l'eau pour former une molécule appelée dioxétanone. La dioxétanone est instable et se décompose en CO2 et un produit qui est dans une forme excitée. Lorsque les molécules se calment, elles passent dans un état calme appelé aussi état fondamental et de l'énergie sous forme de lumière est produite. La couleur de la lumière dépend de la valeur de l'énergie produite.

Squid

Vidéo expérience

A quoi ça sert ?

A quoi ça sert ?

Dans les années 1960, le scientifique japonais Osamu Shimomura étudia les tentacules de la méduse Aequorea victoria et y découcrit une protéine émettant une lumière verte et appelée aequorine. Inspiré par ces travaux, l'Américain Martin Chalfie réussit à isoler la "Green fluorescent protein" (GFP). Il l'a ensuite intégrée dans la bactérie Escherichia Coli pour obtenir de grandes quantités de la protéine afin d'étudier son utilisation comme marqueur et observer des processus biologiques. Roger Tsien a en outre montré que la GFP peut être modifiée pour obtenir d'autres couleurs. Ces trois scientifiques ont été récompensés du Prix Nobel de Chimie en 2008.

Squid

Crédit photo: Carlos de Paz on Flickr

Détection des polluants

Malheureusement parfois, certaines molécules ou métabolites (pesticides, médicaments...) peuvent se retrouver dans l'eau des cours d'eau et des océans. Comment fait-on au labo pour le voir ?

Pour connaître la réponse, cliquer sur la flèche à gauche

Pour des exemples de pesticides connus comme polluants des cours d'eau, cliquer sur la flèche à gauche

Détection de molécules dans l'eau par spectrométrie de masse

Les molécules problématiques peuvent être détectées dans des échantillons d'eau grâce à des méthodes analytiques comme la chromatographie liquide haute performance couplée à la spectrométrie de masse (HPLC/MS). Les analytes détectées sont comparés à une base de donnée recensant les molécules et métabolites le plus courantes.

Quelques exemples de polluants

Des médicaments dans l'océan

Il n'y a pas que des polluants dans les océans, certains organismes (faune et flore aquatique) produisent des molécules naturelles présentant des propriétés diverses , (curatives, colorantes...)

Quelques exemples de sources de molécules

tunicier diazona angulata

éponge de mer

Crédit photo: Bernard Picton

poissons

éponge de mer discodermia dissoluta

Photo : Mans D. R. A. J. Transl. Sci. 2016, 2, 170

Recette du shampoing

Suite

Recette du shampoing (20 mL)

Ingrédients :

• Base moussante douceur (Aroma-Zone ref 01530)
• Base consistance sans palme (Aroma-Zone ref 01531)
• Base neutre shampoing sans palme (Aroma-Zone ref 04258)
• Sodium lauryl sarcosinate (Aroma-Zone ref 01952)
• eau
• sel
• fragrance au choix
• colorant alimentaire
• papier pH pour tester le pH à la fin

1. Préparer une base détergente* en prélevant à la seringue (sans aiguille) et en mélangeant : 2.8 mL de base douceur, 1.4 mL de base consistance, 9.1 mL de base neutre pour shampoing et 0.7 mL de sodium lauryl sarcosinate (tensioactif).

2. Mélanger doucement jusqu'à obtenir un mélange homogène.

3. Introduire 2 gouttes de fragrance au choix.*

4. Prélever à la seringue (sans aiguille) et ajouter au mélange détergent 6 mL d'eau.

5. Mélanger doucement jusqu'à obtenir un mélange homogène.

* Les composants de la base détergente proviennent de l'enseigne Aroma-Zone. D'autres produits peuvent être utilisés. En ce cas consulter les indications du fournisseur. Les fragrances proviennent de l'enseigne Aromat'easy et sont sans allergène.

6. Ajouter une pincée de sel et mélanger jusqu'à dissolution complète.

7. Ajouter deux gouttes de colorant alimentaire (couleur au choix) et mélanger

Recette du shampoing (20 mL)

Etape très importante : Vérifier le pH avec du papier pH. En principe, il doit être neutre (compris entre 6.5 et 7.5).

Si le pH est basique, ajouter un peu de jus de citron et mélanger. Vérifier le pH.

Si le pH est acide, ajouter une faible quantité de bicarbonate de soude et mélanger. Vérifier le pH.

Si le pH est neutre, c'est prêt ! Vous pouvez utiliser le shampoing.

Merci !

Merci à vous pour votre visite !

Diazonamide A

Cette molécule est présente dans le tunicier diazona angulata et possède des propriétés anticancéreuses importantes Elle intervient dans le mécanisme de croissance cellulaire.

Que se passe-t-il ?

La molécule d'imidazopyrazinone réagit avec l'oxygène pour former une dioxétanone. La dioxétanone n'est pas stable et se transforme en molécule excitée. La molécule excitée se calme et revient à l'état fondamental en dégageant de la lumière.

forme excitée

forme calme

dioxétanone

Que se passe-t-il ?

La molécule d'imidazopyrazinone réagit avec l'oxygène pour former une dioxétanone. La dioxétanone n'est pas stable et se transforme en molécule excitée. La molécule excitée se calme et revient à l'état fondamental en dégageant de la lumière.

forme excitée

forme calme

dioxétanone

Cette expérience reproduit le phénomène de bioluminescence avec une autre molécule : le luminol. En présence de fer et d'eau oxygénée, le luminol réagit et produit de la lumière bleue pendant quelques secondes.

squelette imidazopyrazinone

Les molécules de la famille des imidazopyrazinones possèdent la structure ci-contre. Ces squelettes sont composés de deux noyaux hétérocycliques: une pyrazine (en bas) et une imidazolinone (en haut). Les molécules de cette famille possèdent plusieurs propriétés : bioluminescence, détection des superoxydes, neurotransmetteurs...

Chlordecone

La chlordecone est un insecticide utilisé jusqu'en 1993 pour lutter contre le charançon du bananier, un insecte ravageur pour les fruits produits en Martinique et en Guadeloupe. Elle est nocive pour la santé et est impliquée dans l'apparition de certains cancers (prostate) et dans des anomalies du déroulement de la grossesse. Il s'agit d'un polluant persistant depuis plusieurs décennies dans les sols, les rivières et le milieu marin proche des zones contaminées.

Omega 3

Les omega 3 sont des acides gras qu'on trouve dans les poissons. Outre leurs bienfaits pour limiter l'accumulation de cholestérol dans notre organisme, cette molécule est active contre certaines maladies cardiovasculaires.

Discodermolide

Le discodermolide est une molécule de la famille des polycétides présente dans l'éponge Discodermia dissoluta. Elle peut être utilisée comme immunosuppresseur et comme agent anticancereux.

Deltaméthrine

La deltaméthrine est un insecticide de la famille des pyréthrinoïdes utilisé pour lutter contre certains insectes volants comme par exemple les moustiques porteurs de la dengue. Outre les abeilles, la deltraméthrine est connue pour être nocive pour la faune aquatique tant est si bien qu'en 2010, l'association environnementale Bassin d'Arcachon Ecologie a demandé à la préfecture de Gironde l'arrêt de l'utilisation de la deltaméthrine pour des opérations de démoustiquage.

Cytarabine

La cytarabine est analogue de la base d'ADN Cytosine qu'on peut trouver dans l'éponge Cryptotethia crypta. Elle possède des propriétés anticancereuses en particulier pour le traitement des leucémies. Elle est capable d'inhiber la synthèse de l'ADN.