Menaces liées au régime alimentaire carnivore.

En raison de leur position dans la pyramide alimentaire les animaux carnivores (superprédateurs notamment) sont les plus exposés à la bioaccumulation de polluants via le réseau trophique.  Les carnivores ont en moyenne besoin de se déplacer sur des distances plus importantes que les autres pour suivre ou trouver leurs proies. Ils peuvent être attirés par les animaux blessés ou morts, éventuellement empoisonnés, porteurs de grenaille de plomb toxique (source de saturnisme animal) ce qui les surexpose à la pollution routière et au phénomène de roadkill.  Une étude récente (2017) a confirmé que le changement d'affectation des terres et en particulier les routes sont une menace majeure pour la biodiversité, notamment chez les carnivores (mortalité directe et fragmentation des territoires qui isole les populations et affecte leur viabilité à long terme).  C’est la première évaluation faite à échelle planétaire sur l'exposition des mammifères carnivores terrestres aux routes. Elle prend en compte une estimation des densités critiques des routes et des tailles de patch écopaysagers critiques pour la survie de chaque espèce. Ces données sont intégrées dans un modèle spatialement explicite et incluant les traits de vie de ces espèces. La distribution de la taille des fragments de paysage a été calculée pour chaque espèce carnivore en croisant la densité du réseau routier globale sur son territoire pour chaque espèce. La proportion des fragments écopaysagers de taille insuffisante (d’après les données disponibles) est utilisée comme indice de la vulnérabilité aux routes, ce qui donne des résultats pouvant sous-estimer le risque réel car ces carnivores sont aussi exposés à d'autres risques (bioconcentration de polluants dans la chaine alimentaire par exemple).  Les carnivores les plus exposés aux routes sont membres de 5 familles : Felidae, Ursidae, Mustelidae, Canidae et Procyonidae. Un tiers de ces espèces n’avaient pas encore été explicitement identifiées par l'UICN comme menacées par les routes. Selon ce modèle le délai avant extinction pourrait être d’un siècle pour certaines espèces (ex : lynx ibérique) et les espèces devraient disparaitre d’abord dans les régions à densité routière moyenne à élevée (Europe), mais aussi, étonnamment, dans les régions où la densité routière est relativement faible. Les points chauds en termes de nombre d'espèces menacées localement par les routes sont en Amérique du Nord et en Asie. L’étude invite à réévaluer le degré de menaces pour celles des espèces qui n'ont pas déjà été reconnues comme fortement touchées par les routes. Ce cadre peut être réutilisé à différentes échelles spatiales pour évaluer les effets du développement des réseaux de transport et prioriser différemment la construction routière en identifiant mieux des zones de conservation et les espèces nécessitant des mesures restauratoires, d’atténuation ou de compensatoires adéquates.

Un carnassier ou carnivore est un être vivant dont le régime alimentaire est principalement basé sur la consommation de chairs ou de tissus d'animaux vivants ou morts. La concerne de nombreux groupes d'animaux qui peuvent être chasseurs, charognards ou encore parasites mais aussi les plantes carnivores chez qui ce régime est apparu six fois dans cinq ordres différents au cours de l'évolution.

Masožravec (karnivor) je živočich, jehož potrava se skládá převážně z masa. Vědecký název "Carnivore" by mohl být zavádějící, protože je podobný názvu řádu šelmy (tedy "Carnivora"), z nichž většina opravdu splňuje první definici. Výjimkou ale je například čeleď medvědovití, jejíž zástupci jsou příkladem šelem, které nejsou pravými masožravci. Níže je uveden seznam zvířat, které se živí pouze nebo téměř výlučně masitou stravou.


Formation.

Dans sa forme actuelle, la mer d'Aral est apparue il y a environ ans. Auparavant, à l'époque glaciaire, une période particulièrement sèche, il n'y avait dans cette région que quelques marécages et étangs hypersalés, mis à part au plus fort des glaciations quaternaires lorsque les glaces de la mer de Kara bloquaient le cours de l'Ob et forçaient les eaux de la Sibérie occidentale à s'écouler vers la mer Caspienne en passant par le bassin de l'Aral. Cela s'est produit pour la dernière fois il y a près de ans et elle atteignait une taille de.  Après la dernière glaciation, la mer d'Aral s'est formée lorsque le Syr-Daria a commencé à remplir une dépression creusée par l'érosion éolienne. Ces eaux auxquelles viennent bientôt s'ajouter celle de l'Amou-Daria ne sont donc pas encore salées et la faune aquatique provient d'abord de ces fleuves. Il y a 5000 ans, la mer d'Aral atteint sa plus grande extension, son niveau atteint l'altitude de 58- et elle s'étend jusqu'au lac Sary Kamysh. Ses eaux s'écoulent alors dans la mer Caspienne par l'intermédiaire de l'Ouzboï ce qui permet sa colonisation par les poissons venus de la Caspienne. Ce maximum est lié à un climat plus chaud et plus humide ; les fleuves ont alors un débit trois fois plus élevé qu'au début du et apportent alors d'eau par an.  Plus tard, le climat redevient plus sec et le niveau de la mer va varier en fonction des apports de l'Amou-Daria qui pouvait soit alimenter la mer d'Aral, soit s'orienter vers le lac Sary Kamysh et l'Ouzboï. Les reconstitutions paléogéographiques laissent penser que ce deuxième cheminement a été préféré entre -1800 et -1200 puis entre +100 et +500 et de 1200 à 1550 faisant pratiquement disparaître la mer d'Aral à ces périodes.

Géographie.

La mer d'Aral couvrait, au début des années 1960, une superficie de (soit plus de 2 fois la superficie de la Belgique) dont occupés par des îles. Longue de, large de, elle se localisait dans une des parties les plus basses de la dépression touranienne affaissée depuis la fin de l'ère tertiaire (pliocène supérieur) par les mouvements alpins qui ont affecté l'Asie moyenne. Située à au-dessus du niveau moyen de la mer, la mer d'Aral est caractéristique de l'endoréisme de cette région du monde. C'était un espace lacustre peu profond (sur plus du tiers de sa superficie, la profondeur ne dépassant pas ). Toutefois, cette profondeur était dissymétrique, la partie occidentale de la mer d'Aral (en rebord du plateau d'Oust-Ourt) voyaient les fonds descendre jusqu'à alors que moins de 10 % de ces derniers dépassaient les dans la partie orientale.  Les rives de la mer d'Aral étaient variées même si elles présentaient, par leur caractère désertique, un point commun. La rive orientale était caractérisée par son relief sablonneux formé de basses crêtes longitudinales indentées par une série de longues baies étroites parsemées d'îlots. Elle s'opposait ainsi au littoral occidental, d'un profil rectiligne, dominé par de hautes falaises (hautes de pour les plus élevées) battues par les flots. La rive septentrionale correspondait à la limite sud du plateau argilo-sableux de Tourgaï, s'élevant jusqu'à au-dessus du rivage et découpé de baies profondes. Entre ses diverses parties, au nord-est et au sud, les vastes deltas du Syr-Daria et de l'Amou-Daria, prenaient l'aspect de vastes espaces plans qui progressaient rapidement grâce au déversement abondant des eaux limoneuses.

Hydrologie.

Les eaux de la mer d'Aral se caractérisaient par une grande limpidité et un bleu intense, elles étaient peu salées (10 à de taux de salinité moyen, au sud-est). Leur température suivaient le rythme des saisons en raison de la faible profondeur ; l'été, elles pouvaient atteindre à en surface (mais seulement à dans les fonds de la côte occidentale). L'hiver, les températures étant négatives, la mer était entièrement prise par les glaces, parfois jusqu'au début du mois de mai. Les précipitations sont faibles dans cette région au climat aride (entre 130 et /an en moyenne), l'évaporation est très élevée (de l'ordre de mm/an) mais l'apport des deux grands fleuves tributaires permettait à la mer d'équilibrer son bilan hydrologique.  La surface de la mer d'Aral était soumise à des oscillations de plus ou moins grande amplitude. Une variation quotidienne était provoquée par le phénomène des seiches à longue période et pouvait atteindre des amplitudes de à relevées à la station "Mer d'Aral" située au nord-est de l'étendue lacustre. Toutefois, de violentes tempêtes pouvaient provoquer des oscillations bien supérieures, en 1902 fut relevée une montée des eaux de. Il faut également noter la présence épisodique d'un courant circulaire provoqué par la conjugaison du vent et de l'arrivée des eaux de l'Amou-Daria et du Syr-Daria.  Le niveau des eaux a beaucoup varié au cours de l'histoire. Jusqu'au, la mer d'Aral était reliée à la mer Caspienne par l'intermédiaire de l'Ouzboï et son niveau baissait car son principal fleuve tributaire, l'Amou-Daria, empruntant le cours de cet ancien cours d'eau, aujourd'hui à sec, allait déverser la majeure partie de ses eaux dans la grande mer intérieure. Le cours de l'Amou-Daria fut détourné voilà 400 ans (par les khans de Khiva car le fleuve charriait des sables aurifères) et ses eaux rejoignirent la mer d'Aral dont le niveau s'éleva. Une nouvelle baisse fut enregistrée entre 1850 et 1880, mais les eaux remontèrent de entre cette dernière date et 1960.

Hydrographie.

Le bassin hydrographique de la mer d'Aral, correspondant essentiellement aux bassins de ces deux grands fleuves tributaires : l'Amou-Daria et le Syr-Daria, couvre une superficie de ( de terres cultivables dont sont irriguées). S'étendant entre les longitudes 56° et 78° est, et les latitudes 33° et 52° nord, ce vaste territoire coïncide géographiquement avec presque toute la zone de l'Asie centrale et comprend la totalité du territoire du Tadjikistan, de l'Ouzbékistan, la majeure partie du Turkménistan, trois provinces du Kirghizistan (Och, Djalal-Abad, Naryn), deux régions ou oblys méridionales du Kazakhstan (Kyzylorda, Kazakhstan-Méridional), quelques contrées septentrionales de l'Iran et de l'Afghanistan.

Assèchement.

Dès 1918, les autorités de la République socialiste fédérative soviétique de Russie procédèrent au détournement de ses principaux affluents « afin d’irriguer des zones désertiques de l’Ouzbékistan pour y implanter des rizières et des champs de coton. » Au début des années 1960, les économistes soviétiques décidèrent d’intensifier la culture du coton en Ouzbékistan et au Kazakhstan. Les fleuves Amou-Daria et Syr-Daria furent privés d'une partie de leurs eaux pour irriguer les cultures par plusieurs canaux dont celui de Karakoum. Ainsi à partir de 1960, entre 20 et d'eau douce furent détournés chaque année. Le manque d'apport en eau assécha alors peu à peu la mer dont le niveau baissait de 20 à par an. Depuis 1971, une partie des eaux de l'Amou-Daria est orientée vers le Darjalyk, un ancien bras du fleuve menant vers le bassin du Sary Kamysh, un lac asséché qui a été ainsi reconstitué et plus récemment vers le lac de l'âge d'or.  Depuis 1960, la mer d'Aral a perdu 75 % de sa surface, de profondeur et 90 % de son volume, ce qui a augmenté sa salinité et la plupart des espèces endémiques ont disparu. Le nombre d'espèces de poissons est passé de 32 à 6. On peut retrouver des épaves de bateaux sur l'ancien fond marin.  La séparation entre la "Petite mer" au nord et la "Grande mer" au sud date de 1989. L'évolution a d'abord laissé présager la disparition totale de la seconde à l'horizon 2025, avant que des travaux d'aménagement ne soient opérés. En 2007, on constate que le niveau de la Petite mer d'Aral a remonté spectaculairement, plus vite que ne l'espéraient les experts chargés du dossier et la pêche a repris depuis 2006.  Sergueï Zavialov décèlerait un lien entre la hausse de la mer Caspienne et l’abaissement de la mer d’Aral. Pour Chilo, académicien russe, ce sont les fonds des mers (Caspienne et Aral) qui seraient très friables... et un historien Bunyatov démontre que ce lac aurait déjà agonisé quatre fois au cours des siècles. Allant dans ce sens, des analyses contradictoires sur la mort programmée pour 2025 de la mer d’Aral ont été publiées récemment.

Conséquences biologiques et biomédicales.

Les 28 espèces endémiques de la mer d’Aral ont disparu. Seule subsiste une espèce de raie importée et sélectionnée pour survivre à de tels taux de salinité. Sa survie à long terme n’est pas assurée, même dans la Petite mer. Les quantités gigantesques de pesticides qui, jadis, étaient charriées par les deux fleuves tributaires de la mer et se sont déposées au fond du bassin de l’Aral ainsi que le sel laissé par les eaux se retirant, se sont retrouvées, au fur et à mesure que l’évaporation progressait, à l’air libre en raison des vents violents. Ils ont provoqué une forte hausse du taux de mortalité infantile (parmi les plus élevés du monde aujourd'hui), une augmentation du nombre des cancers et des cas d’anémies, ainsi que le développement d'autres maladies respiratoires directement reliés à l’exposition à des produits chimiques, phénomènes confirmés par des études de l’OMS.

Tentatives de sauvetage.

Pour empêcher cet assèchement total, de multiples projets ont été évoqués :

Digue en béton de Kokaral.

La construction du barrage de Kokaral, au sud de l’embouchure du fleuve Syr-Daria fut un premier succès. En effet ce barrage permit de barrer le détroit entre la Petite mer, aussi appelée Maloïé, ancienne mer bordière au nord de la mer d ́Aral avant son assèchement, et la Grande mer ("Bolchoïé", ce qui reste du sud de la grande mer).  Avant la construction du barrage de Kokaral, le maire de la ville d'Aralsk, Alachibaï Baïmirzaev avait décidé de faire construire en 1995 une digue de vingt-deux kilomètres constituée de sable et de roseaux. Achevée en 1996, elle permit immédiatement d'éviter que les eaux du fleuve ne se perdent dans le delta entre la Petite et la Grande mer d ́Aral afin de faire remonter le niveau de la Petite mer. La vie renaquit autour de la mer, qui augmenta en volume et avança de plusieurs kilomètres; des roseaux, des renards, des rongeurs, des oiseaux ainsi que quelques espèces de poisson commencèrent à repeupler le bassin de la Petite mer. Malheureusement, une tempête violente détruisit cette digue fragile en 1999. Une partie de ce qui avait été gagné en volume et en superficie fut à nouveau perdu.  La Banque mondiale a décidé de financer la construction de la digue en béton de Kokaral ainsi qu’une série de digues secondaires en vue d’éliminer l’excès de sel par des déversoirs et de faire remonter le niveau de l’eau. Ce projet controversé, dont les travaux ont débuté en 2003, a permis à la Petite mer de regagner environ 500 km2 de superficie, mais il risque également de condamner la Grande mer par un assèchement encore plus rapide, même si une vanne située au-dessus du barrage prévoit de déverser le surplus en eau dans la Grande mer d ́Aral, située pour une part importante en Ouzbékistan. Ce barrage permettant à la vie de revenir dans la Petite mer est une pomme de discorde entre le Kazakhstan bénéficiaire et l'Ouzbékistan qui pourtant, avec le Turkménistan, détourne la quasi totalité des eaux de l'Amou-Daria en détruisant ainsi toute vie dans la Grande mer.  Le président Noursoultan Nazarbaïev fait apparaître un semblant d ́espoir de renaissance de la mer d ́Aral au Kazakhstan. Il a en effet pour projet de rehausser le niveau de la petite mer, grâce à la construction du barrage de Kokaral, permettant ainsi à l'industrie de la pêche de retrouver son ancien niveau et à la ville d'Aralsk de redevenir un port plus ou moins important. Ce projet estimé à 120 millions de dollars (98 millions d'euros) serait financé principalement par les revenus du pétrole du Kazakhstan, il prévoit également le creusement d’un canal de jonction entre les deux bassins et la construction de nouvelles structures pour exploiter l’énergie hydroélectrique.  Cette digue en béton construite dans la partie nord de l'ancienne mer d'Aral, à l'est de l'île de Kokaral, mesure 13 km de long pour une hauteur de 10 m à une altitude de + 42 m.  Selon structurae.info le barrage digue a été construit uniquement avec du béton en 2005, depuis le niveau de la Petite Aral a augmenté d ́au moins 12 mètres passant de moins de 30 mètres à 42 mètres en 2009. Alors que les spécialistes de la Banque mondiale avaient prévu que l’eau ne remonterait pas avant trois ans – d’autres hydrologues pensaient même que la mer d’Aral serait irrémédiablement perdue – la petite mer avait déjà regagné 30 % de sa superficie, ce qui représentait plus de 10 milliards de mètres cubes d’eau. Cependant, d ́après certains responsables kazakhs, il vaudrait mieux ne pas se réjouir trop tôt car la solution finale n ́a pas encore été apportée.

Plantations de saxaoul.

L’Ouzbékistan a planté 27 000 hectares de saxaoul (arbuste), qui produisent tonnes d’oxygène en absorbant tonnes de, ce qui est équivalent à 4 minutes de la production de mondial. Commencé dans les années 1980, ce programme n’a pu reprendre qu’en 2008, faute de financement. Ces plantes ne sont pas seulement une aide contre l’érosion, elles jouent également un autre rôle essentiel : selon le professeur Zinovi Novitsk, elles permettent de réduire l’effet de serre. Mais parallèlement à ce type de projet, l’Ouzbékistan reste le exportateur mondial de coton en 2011 – 2 millions d’hectares de cette plante y sont encore cultivés – ; or l’irrigation reste incontrôlée puisque le coton est une culture qui demande beaucoup d’eau, accentuant ainsi les phénomènes naturels d’assèchement.

Avenir possible.

Le Turkménistan préfère utiliser les eaux de l'Amou Daria pour l'irrigation, ainsi que le remplissage du lac de l'âge d'or (ou lac de Karakum) et du lac Sary Kamysh, deux lacs plus petits et en pleine expansion qui d'une certaine manière tendraient à remplacer la Grande Aral, plus difficile à alimenter parce que plus grande et que les eaux s'infiltrent et se perdent dans les sables du désert.  L’Ouzbékistan préfère toujours utiliser les eaux de l'Amou Daria pour l'irrigation, ainsi son débit à l'entrée de ce qui reste de la mer, est très faible, voire nul.  La grande mer d'Aral, qui fournissait autrefois des dizaines de milliers de tonnes de poissons par an, a très peu de chances de revoir le jour à cause de questions de salinité et de la pollution aiguë par les pesticides et parce que le détournement de rivières sibérienne n'est plus d'actualité. Par contre, la petite mer d'Aral pourrait se renaturer (si les gouvernements du Kazakhstan et de l'Ouzbékistan agissent de concert et durablement). Cette zone a résisté à l'assèchement et le rehaussement du barrage de Kok-Aral ainsi que la construction de nouvelles digues pourrait porter le niveau de cette petite mer à 50 mètres (projet de 86 millions de dollars financé par la Banque mondiale).  En 2018 la navigation et même la pêche ont déjà repris au port d'Aralsk. Les experts préviennent cependant que la surpêche pourrait défaire ce début de restauration. Un collecteur, pour éviter l'évaporation et les pertes dans le sable, pourrait amener l'eau provenant du barrage de Kok-Aral vers le bassin ouest de la mer d'Aral, le plus profond et qui pourrait aussi être sauvé.

Fabrication d'armes biologiques.

En 1948, un laboratoire d'armes biologiques top-secret a été établi sur l'île de Vozrojdénia située au centre de la mer d'Aral qui est maintenant disputée entre le Kazakhstan et l'Ouzbékistan. L'histoire exacte, les fonctions et le statut actuel de ce centre n'ont pas encore été divulgués. La base a été abandonnée à la suite de la désintégration de l'URSS. Les expéditions scientifiques ont prouvé que cela avait été un site de production, d'essai et, plus tard, de fabrication d'armes pathogènes. En 2002, à travers un projet organisé par les États-Unis et avec l'assistance de l'Ouzbékistan, 10 sites d'enfouissement d'anthrax ont été décontaminés. D'après le "Kazakh Scientific Center for Quarantine and Zoonotic Infections", tous les sites d'enfouissement ont été décontaminés.

La mer d'Aral est un lac d'eau salée d'Asie centrale situé entre 43° et 46° de latitude nord et entre 58° et 62° de longitude est, occupant la partie basse de la dépression touranienne ou aralo-caspienne au milieu d'espaces désertiques. Elle est partagée entre le Kazakhstan au nord et l'Ouzbékistan au sud. Elle tire son nom du mot kazakh "Aral" qui signifie « île » en référence aux milliers d'îles qui la couvraient.

Aralské jezero dříve též zvané Aralské moře (,,, nebo, z turkického "aral" – „ostrov“ – tak se původně jmenovalo místo při ústí Amudarji a posléze celé jezero) je vysychající bezodtoké slané jezero na hranici kazachstánských oblastí Aktobské a Kyzylordské a Karakalpacké republiky v Uzbekistánu ve střední Asii. Propadlina "Aralského jezera" vznikla v důsledku prohybu zemské kůry v pozdním pliocénu.


Histoire et étymologie.

L'abréviation Sb, choisie pour l'élément par Berzélius, fait référence au latin'ou du gréco-latin'ou du grec "(s)timmi", qui dérivent du grec ancien désignant les corps minéraux antimoniés en général, et la stibine en particulier. Une hypothèse voulait qu'il dérive du grec "anti", « à l'opposé de », et de "monos", « seul », parce qu'on croyait que ce métal ne se présentait jamais seul.  Le "stibium" qui peut déjà désigner le corps simple gris métallique et stable des chimistes, ou l'antimoine natif des minéralogistes, est sûrement connu depuis le, notamment des Babyloniens. Un vase chaldéen en antimoine pur datant d'environ quatre mille ans avant notre ère a été retrouvé. Les Égyptiens des V et dynasties égyptiennes se servaient de récipients en cuivre recouverts d'antimoine pour le transport de l'eau. Bien plus tard, il était bien connu des alchimistes du Moyen Âge sous le nom "antimonium". Ce nom est emprunté lui-même issu de l'arabe al-ithmid الإثمد «le brillant », par référence à l'aspect brillant de cet élément chimique.  La stibine est un trisulfure d'antimoine dont la poudre noire intense était connue dans l'Antiquité pour souligner le contour des yeux ou comme fard à cils, ou encore comme médicament pour soigner/prévenir les infections oculaires, et le terme est resté pour cet usage, bien que la première description d'une préparation n'apparaisse que dans un manuscrit de 1604.  Au Celse et Pline l'Ancien utilisent le terme latin stibium, signifiant dans la pratique "signe, marquage (par exemple du pourtour des yeux)" qu'au le chercheur Jöns Jakob Berzelius a abrégé en "Sb", devenu ainsi le symbole chimique de l'antimoine. Pline aurait baptisé ainsi son minerai mais avec une distinction entre formes mâle et femelle : le mâle désigne probablement la stibine (donc le sulfure d'antimoine), la femelle, décrite comme supérieure, plus lourde, plus brillante et moins friable, est probablement l'antimoine métallique trouvé à l'état naturel. Pline utilise également les mots "stimi", "larbaris", "alabastre", ainsi que "platyophthalmos" i.e. "grands yeux" en grec, d'après l'effet cosmétique du khôl.  Dans l'Antiquité, les Égyptiens appelaient l'antimoine "mśdmt". Les hiéroglyphes ne permettent que de supposer les voyelles mais la tradition arabe laisse supposer que la prononciation est "mesdemet".  La forme latine médiévale "antimonium", attesté vers 1050, a une origine incertaine et obscure (si le linguiste n'admet aucun emprunt à l'alchimie arabo-persane) :  Il existe dès l'Antiquité une petite métallurgie extractive de l'antimoine ; elle se poursuit à l'époque médiévale. Elle est mieux connue dès l'époque moderne. Plus récemment, les chimistes du nommaient "Mercure de vie", ou "Poudre d'Algaroth", le "beurre d'antimoine précipité par l'eau". Voir la querelle de l'antimoine dans :

Isotopes.

L'isotope antimoine 121 représente 57 pour cent de la masse estimée d'antimoine, il est le seul isotope stable avec l'antimoine 123.  Il existe une vingtaine d'isotopes radioactifs, dont les masses atomiques s'échelonnent de 113 à 134. Parmi ces isotopes assez mal connus, l'antimoine 125, radionucléide artificiel employé comme indicateur radio-actif, sporadiquement présent dans l’environnement, très peu étudié, hormis sur quelques sites industriels pollués.  La littérature mentionne des formes (bio)méthylées (à faibles concentrations), qui pourraient être plus bioassimilables.  Sa cinétique environnementale est mal connue, mais il semble peu mobile dans les sols, et assez peu bio-assimilable pour les plantes. Il ne semble pas être bio-accumulé ni faire l'objet de bio-amplification dans les réseaux trophiques. Dans les organismes, sa toxicité semble liée à son affinité pour les groupements thiols (liaison irréversible à des enzymes importants). Son éventuelle écotoxicité est mal connue. Selon l'IRSN, "".  L'antimoine 124 est une source de rayons gamma. Associé au béryllium il a été utilisé pour faire diverger certains réacteurs nucléaires.

Occurrences dans les milieux naturels, minéralogie et géologie.

Le clarke s'élève entre 0,7 et 0,2 ppm ou en moyenne 0,5 g par tonne. L'antimoine est un élément rare, dix fois moins fréquent que l'arsenic. Il est toutefois présent dans plus de cent minéraux.  L'antimoine se trouve encore plus rarement dans la nature sous forme d'un élément natif, le Sb métallique dénommé antimoine natif souvent avec des traces d'arsenic, de fer et d'argent. Ce minéral est parfois en alliage avec l'arsenic natif, ainsi le stibarsen ou l'arite. La breithauptite est un antimoniure de nickel naturel.  Pour les analyses de cycle de vie et l'appréhension de l'épuisement des ressources dites abiotiques, l'antimoine est l'unité utilisée depuis 2004 pour quantifier une consommation de matière première. La conversion des quantités brutes vers leur équivalent antimoine ou kg d'antimoine fait intervenir la quantité totale de matière première disponible sur terre. Ainsi il existe des estimations en milligramme d'antimoine par kilogramme, en milligramme d'antimoine par litre..., pour estimer la rareté d'une entité décrite.

Minéraux les plus communs.

L’antimoine se trouve le plus facilement sous forme de sulfures, combiné, associé ou non avec d’autres métaux (plomb, cuivre, argent).

Sulfures.

La berthiérite se confond assez facilement avec la stibine. Pour les distinguer, il faut faire une attaque à l'hydroxyde de potassium (KOH). La stibine réagit plus facilement que la berthiérite en produisant un enduit jaune.  La gudmundite est un sulfure de fer et de d'antimoine FeSbS du groupe des arsénopyrites. La Wakabayashilite [(As,Sb)S][AsS] est un sulfure complexe d'As et Sb.  Il existe une nombreuse famille de sulfosels d’antimoine contenant divers éléments métalliques comme le plomb, l’argent, le zinc, le cuivre C’est le plomb qui est le plus fréquemment représenté. On peut citer par exemple :

Oxydes.

Les sont généralement colorés.

Corps simples et corps composés chimiques.

Le rayon atomique de l'antimoine avoisine, il est situé entre celui de l'arsenic et celui du bismuth. L'énergie d'ionisation est également respectivement intermédiaire, entre et. Les principales critères physico-chimiques, des ponts thermodynamiques à l'enthalpie de formation atomique, confirment l'évolution du métalloïde As vers le métal véritable au sens chimique que représente le bismuth. Toutefois, du fait sa polarisabilité médiocre, l'antimoine se rapproche souvent bien plus de l'arsenic.

Propriétés physiques et chimiques des corps simples.

En dehors de l'antimoine gris ou semi-métallique, assez analogue à l'arsenic gris, le corps simple antimoine existe sous trois formes solides, dont deux instables notamment à la chaleur (jaune et noire) qui redonne la forme stable grise et une explosive.  La condensation rapide des vapeurs d'antimoine donne une forme jaune non métallique de structure tétraédrique, soit D'aspect blanc argenté et cassant, le corps simple de densité 6,7 est un semi-métal brillant. Il ne ternit pas à l'air à température ambiante. Il conduit très mal la chaleur et assez mal l'électricité. Sa conductivité électrique n'atteint que de celle du corps simple métal cuivre.  Très cassant du fait de l'énergie de cohésion abaissée aux joints de grain, il peut être facilement réduit en poudres fines.  Cette forme stable, constituée de macromolécules dont les atomes sont agencés en un réseau cristallin trigonal, fond au-dessus de et bout vers. Il se vaporise très lentement au rouge blanc. L'antimoine liquide augmente de volume en se solidifiant.  Il est soluble dans les acides sulfurique, nitrique et phosphorique concentrés et à chaud. Il engendre alors lentement ce que l'on croyait de l'acide antimonique, mais qui se trouvent sous la forme d'ions antimoniates Sb(OH).  L'antimoine impur peut être purifié par fusion avec du carbonate de soude ou (et éventuellement du charbon actif).

Alliages.

Il forme facilement des alliages avec les principaux métaux usuels, dont le plomb, le cuivre ou les métaux précieux. Il est souvent considéré comme un élément durcissant dans les alliages, comme ceux à base de plomb (Pb) et d'étain (Sn). Avec le bismuth, il forme des alliages dits antimoniure de bismuth de proportions variées qui présentent de multiples propriétés électriques.  Il forme aussi des associations avec l'arsenic.

Chimie des corps simples.

La valence de l'antimoine dans ses composés peut être II, III, V et accessoirement -III.  L'antimoine perd des électrons et forme des ions Sb, hydrolysé en SbO ou même précipité en Sb(O{H) en milieu acide. L'antimoine Sb de valence V, ou Sb(V) se situe à un niveau d'énergie supérieure de de Sb(III). L'oxyde est insoluble virtuellement en solution acide. Il s'agit d'un oxydant modérément fort.  L'antimoine corps simple ou Sb (Sb au degré d'oxydation zéro ou élémentaire) n'est qu'à un niveau d'énergie inférieure de par rapport à Sb(III). Sb(-III) représenté par l'hydrogène antimonié plonge à par rapport à Sb.  L'antimoine corps simple réagit au rouge avec le gaz oxygène. L'oxyde amphotère formé est volatile. Il s'agit d'une poudre blanche et cristalline, insoluble dans l'eau. Chauffé, elle devient jaune, mais refroidie, redevient blanche. La sénarmontite octédrique, en réalité de maille cubique, se transforme en fleur d'antimoine, sous forme de rhomboèdres (empilement de plans de symétrie C3) homologues de la valentinite. L'antimoine s'enflamme spontanément dans le gaz chlore. Le chlorure normalement formé est un pentachlorure, et il faut réchauffer ce corps lentement vers pour former le trichlorure. Néanmoins, le trichlorure d'antimoine peut être obtenu avec les corps simples si la température est contrôlé à. Il est facilement obtenu par réaction de l'antimoine avec l'eau régale, avec un excès d'acide chlorhydrique. Il s'agit d'une masse incolore, molle et hygroscopique, qui porte le nom commun caractéristique de "beurre d'antimoine".  Le trifluorure d'antimoine peut être également facilement obtenu, ainsi que le pentafluorure d'antimoine.  L'antimoine réagit à chaud avec les autres corps simples halogènes brome et l'iode. avec le fluor, le chimiste obtient un corps incolore et volatile, le trifluorure d'antimoine.  L'hydrure d'antimoine est le gaz d'"hydrogène stibié" ou "hydrogène antimonié" des anciens, encore appelée stibine en chimie analytique. Ce gaz toxique, très instable, est un produit de réduction en milieu acide, obtenu par exemple en versant de l'antimoine dans une solution d'acide où barbote des copeaux de zinc, provoquant une ébullition d'hydrogène réactif. Il est comparativement obtenu en moindre quantité que l'arsine, mais beaucoup plus que la bismuthine plus instable, si l'opération concerne respectivement les corps simples arsenic et bismuth. Ce gaz n'existe pas en solution alcaline, il se décompose en Sb et en hydrogène. Mais sa décomposition exothermique peut survenir à la moindre excitation à l'état gazeux ː

Les corps composés antimoniés.

L'antimoine est présent dans de nombreux composés minéraux, souvent associé avec le plomb, sous forme d'oxydes, de sulfures, de sulfoxydes, d'oxychlorures...  L'acide antimonique HSb(OH) est inconnu en pratique ː il n'existe que l'ion antimoniate, par exemple dans le pyroantimoniate de sodium NaSb(OH), encore écrit par convention, le pyroantimoniate de potassium.  Le trisulfure d'antimoine apparaît communément sous la forme de cristaux allongés, gris noir, à éclat métallique net. Il s'agit de la stibine de maille orthorhombique des minéralogistes. Mentionnons la forme allotropique amorphe rouge (rouge orangée) du trisulfure d'antimoine, celle-ci est relativement instable et un faible apport d'énergie, pas seulement thermique, la retransforme en la première forme cristalline gris noir.  Ainsi  Le Sb est présent dans de nombreux composés organométalliques. Ainsi il existe des acétates, des tartrates, des gluconates...

Analyse qualitative et dosage quantitatif.

Lors du test de Marsh, le miroir d'antimoine obtenu par décomposition de l'hydrogène stibié (stibine) ou hydrure d'antimoine sur la surface du verre, n'est pas dissous par la solution d'hypochlorite, contrairement au miroir d'arsenic. L'antimoine en milieu acide réagit avec un hydrogénosulfure ou avec l'ion hydrogénosulfure pour former un sulfure orangé insoluble. C'est ce précipité coloré qui permettait autrefois d'attester la présence d'antimoine.  Il est possible de séparer As et Sb à l'état de sulfures en dissolvant sélectivement plus basique dans l'acide chlorhydrique et plus acide dans le carbonate d'ammonium.  La quantité d’antimoine dans différents milieux est quantifiable par différentes méthodes analytiques. Pour dissocier l’antimoine de la matrice de son milieu, il faut, la plupart du temps, effectuer une digestion à l’aide d’un acide. Vue la grande toxicité de l’antimoine, l’INRS offre deux services de détection pour les composés d’antimoine dans le sang et l’urine, soient l’ICP-MS ou la SAA-four de graphite.  Les raies d'absorption sont intenses dans l'Ultra-Violet proche.

Toxicologie.

L'antimoine et la plupart de ses composés sont très toxiques ou toxiques, et souvent également irritants pour les muqueuses et la peau, voire l'estomac et l'intestin (après ingestion).  Le gaz antimoniure d'hydrogène ou hydrure d'antimoine présente une toxicité comparable à l'arsine. La limite de tolérance dans l'atmosphère de travail est d'air. Il est parfois retrouvé dans l'eau en bouteille (à partir du PET qui en relargue) et dans l'eau potable ; vu sa toxicité, Santé Canada a émis une norme provisoire de concentration maximale acceptable pour l’eau potable qui est de 6 μg/L.  En France, il existe deux fiches toxicologiques sur le site de l'INRS:  L'antimoine semble être sous certaines formes toxique pour le spermatozoïde, génotoxique (clastogène) et reprotoxique. Puis l'embryon, le foetus et la femme enceinte et l'enfant y sont a priori beaucoup plus vulnérables que l'adulte en termes de risques. Aussi le « "Volet périnatal" » du "programme national de biosurveillance" a-t-il notamment porté sur l’imprégnation des femmes enceintes par l’antimoine. A l'occasion du suivi d'une cohorte de 4 145 femmes enceintes de la « "Cohorte Elfe" » ; femmes ayant accouché en France en 2011, hors Corse et TOM) le dosage urinaire de 990 femmes enceintes a révélé la présence d'antimoine au-delà des seuils de détection dans 70 % des échantillons d’urine analysées (moyenne géométrique : 0,04 μg/L ; avec 0,06 μg/g de créatinine, soit un niveau proche des moyennes trouvées chez la femme (enceinte ou non, en France et à l’étranger) lors d'études précédentes. Ce travail a montré que l'imprégnation des femmes enceintes par ce métalloïde croît avec la consommation de tabac et avec la consommation d’eau embouteillée). En zone industrielle et urbaine, l'air pourrait parfois être une source de contamination à des doses éventuellement problématique pour l'embryon ou la femme enceinte.

Usages.

Corps simple et alliages.

Le corps simple trop cassant ou aux propriétés mécaniques désastreuses est très rarement employé seul. Il s'agit plutôt d'un additif. Il était présent dans le "métal d'Alger", le "métal de la Reine". C'est ainsi un composant fréquent d'alliages notamment de métaux comme le plomb (dont il augmente la dureté) servant à la fabrication :

Corps composés.

L'antimoine est présent dans un grand nombre de catalyseurs, comme dans certains pigments. Il a aussi divers emplois industriels et médicaux.  Sous forme d'oxyde SbO : il diminue la propagation des flammes dans les matières plastiques. Il entre aussi dans la composition du PET comme résidu de catalyseur de la réaction de polymérisation, devenant contaminant de l'eau pour sa part qui est désorbée du plastique des bouteilles.  Les permettent de produire un verre blanc opaque.  Les composés d'antimoine entrent dans la composition de nombreuses glaçures. Le trifluorure d'antimoine est un agent décapant ou un agent fluorant. Il est aussi utilisé en poterie.  Le beurre d'antimoine ou est un produit intermédiaire de la chimie de l'antimoine. Cette base de Lewis sert pour élaborer des catalyseurs, des réactifs pour la synthèse de la vitamine A.  Le trisulfure peut servir à former des pâtes pour allumage des allumettes. Il sert en pyrotechnie, ainsi que dans l'élaboration des verres rouges.

Utilisation médicale.

Dans l'Antiquité, l'antimoine était utilisé comme source de médicament vomitif, et ses composés étaient employés en particulier dans des cosmétiques, comme la stibine préalablement broyée pour élaborer le khôl.  Des coupes ou récipients en alliages à base de Sb servaient à conserver du vin, dont certains composants réagissent avec l'antimoine pour former des corps toxiques à effet vomitif puissant. Ainsi les riches fêtards romains pouvaient, après s'être fait vomir, continuer à engloutir des mets raffinés, servis par leurs esclaves. Cet usage abusif est passé dans la médecine gréco-romaine. , une mesure que la faculté de Montpellier refusa de respecter.  Le, Louis XIV est victime d'une grave intoxication alimentaire lors de la prise de Bergues dans le Nord. Le lundi 8 juillet, il reçoit les derniers sacrements et on commence à préparer sa succession. Mais François Guénault (1586-1667), le médecin d'Anne d'Autriche, lui donne un émétique à base d'antimoine et de vin, qui le guérit « miraculeusement ». Le roi autorise l'usage de l'antimoine à des fins médicales.  Ses composés ont été utilisés pour guérir des maladies cutanées et parasitaires.

Production et commerce.

Minerais d'antimoine et traitements directs.

Les principaux minerais d'antimoine sont par ordre la stibine présents en filons massifs (peut-être plus de de la production directe), la valentinite autrefois en Algérie), l'(oxy)hydroxyde d'antimoine. L'exploitation des autres ou hydroxydes d'antimoine est encore plus rare.  En 1990, les principaux pays extracteurs de minerais d'antimoine sont la Chine, la Russie, l'Afrique du Sud, la Bolivie, le Mexique, le Canada et l'Australie.  Les minerais principalement à base de stibine, mais aussi de quartz ou d'autres reliquats rocheux sont concassés, enrichis par flottation, puis fondus vers. Une masse grise s'écoule au fond du creuset car la stibine ou trisulfure d'antimoine est facilement fusible. Elle cristallise ensuite en aiguilles cristallines, cette masse est dénommée "antimoine cru".  Le métal est ensuite obtenu par grillage des sulfures et/ou par réduction via le monoxyde de carbone, opérations perfectionnées par les fondeurs français à la Belle Époque.  Donnons d'abord la réaction exothermique de grillage au four tournant ː  Elle est suivie par la réduction par le charbon de bois (charbon actif) qui s'opère dans un four de fusion, c'est-à-dire un four à montée de chauffe rapide. Voilà la réaction globale ː  Donnons enfin la réaction de grillage dans un four à fosse.  Le raffinage de l'antimoine est typique de celui des semi-métaux. Il peut s'effectuer par sublimation ou par fusion de zone.

Production industrielle actuelle.

C'est le plus souvent un sous-produit du raffinage ou de la métallurgie du plomb, du cuivre et de l'argent. Mais une partie non négligeable de l'antimoine peut également être récupérée au cours du traitement des ordures. L'antimoine est une ressource non renouvelable, produite dans les pays suivants :  La Chine produisait en 2006 87 % de l'approvisionnement mondial.  La production globale, incluant la récupération des ordures, en 1990 atteignait déjà.

Histoire de la production.

À la Belle Époque, la France figurait parmi les tout premiers producteurs mondiaux d'antimoine avec les sites mayennais de Laval, corses d'Ersa, de Luri ou de Meria, auvergnats de Massiac, d'Ouche ou de la vallée de la Sianne, où le fondeur Emmanuel Chatillon améliore le procédé de grillage, l'industriel métallurgiste Emmanuel Basse Vitalis rationalise son extraction et sa production... sans oublier les mines notamment algériennes de la compagnie des mines de la Lucette.  La France fut ainsi le premier producteur mondial d’antimoine entre 1890 et 1910 grâce à la production de la Compagnie des mines de La Lucette, propriétaire de gisements en Mayenne, près de Laval, et des mines d'antimoine d'Auvergne.

Commerce en France.

En 2016, la France est importatrice nette d’antimoine, d'après les douanes françaises. Le prix moyen à la tonne à l'import est de.

L'antimoine est l'élément chimique de numéro atomique 51, de symbole Sb. C'est un membre du groupe des pnictogènes. De propriétés intermédiaires entre celles des métaux et des non-métaux, l'antimoine est, avec l'arsenic, un métalloïde du cinquième groupe principal du tableau périodique. Il s'agit d'un élément faiblement électropositif. L'électronégativité selon Pauling est de l'ordre de 1,9, alors que celle de As avoisine 2.

Antimon (chemická značka Sb, "Stibium") je polokovový prvek, lidstvu je znám již od starověku. Slouží jako součást různých slitin, používá se ve výrobě elektronických prvků, barviv a keramických materiálů.


Historique.

Le phénomène d'adsorption était utilisé depuis très longtemps dans la vie pratique, principalement par l'usage du charbon actif dans des applications médicales ou pour la purification d'eau. Il a cependant fallu attendre la fin du pour que l'on commence à étudier la capture par un solide d'une espèce en phase gazeuse, puis d'un colorant en solution aqueuse. De Saussure observa ensuite l'aspect exothermique de ce phénomène.  Les premières applications industrielles furent liées à l'adsorption sélective permettant la séparation de composés gazeux ou liquides, ouvrant la voie à de nombreuses applications telles que la purification d'eau ou d'air. La première analyse théorique de l'adsorption fut due à Irving Langmuir en 1914, elle décrivait l'adsorption d'une monocouche d'adsorbat sur une surface homogène sous la forme d'une équation, l'isotherme de Langmuir.  De très nombreux développements ont été publiés durant tout le pour prendre en compte l'adsorption multicouche sur des surfaces complexes. L'isotherme d'adsorption le plus utilisé est celui de Brunauer, Emmet et Teller, cette équation BET généralise l'approche de langmuir à une adsorption multicouche et est devenue le modèle standard pour la détermination de la surface spécifique des solides. Les trois dernières décennies ont vu se développer de nombreux modèles utilisant la théorie de la fonctionnelle de la densité ou la méthode Monte-Carlo qui sont basées sur une description des interactions entre l'adsorbat et l'adsorbant à l'échelle moléculaire.

Aspects théoriques.

Types d'interactions.

Selon la nature des interactions qui retiennent l'adsorbat sur la surface de l'adsorbant, l'adsorption peut être classée en deux familles :  Le premier cas correspond par exemple à l'adsorption de diazote sur un matériau poreux, alors que le second est observé lors de l'adsorption de dioxygène sur un matériau carboné à. Dans le cas où l'adsorbat est en solution dans un solvant, les interactions électrostatiques peuvent jouer un rôle très important. Dans ce cas, l'isotherme d'adsorption sera fortement influencé par le pH de la solution car il peut modifier la charge de surface de l'adsorbant et la polarité des espèces en solution. C'est par exemple le cas pour l'adsorption sur des matériaux carbonés de colorants ou de polluants comme les composés phénoliques.

Isotherme d'adsorption.

Phase gazeuse.

Pour une température formula_1, l'équation caractéristique décrivant le phénomène d'adsorption depuis la phase gazeuse est la quantité d'adsorbat capturée par la surface de l'adsorbant en fonction de la pression d'adsorbat :  formula_2  formula_3 étant le nombre de moles adsorbées et formula_4 la masse d'adsorbant. Dans le cas où le fluide n'est pas en état supercritique, on utilise souvent la pression relative formula_5, formula_6 étant la pression de vapeur saturante à la température formula_1. Cet isotherme peut être complexe car plusieurs processus peuvent être mis en jeu dans l'adsorption. De façon générale, on peut indiquer trois grandes régions : Cinq formes caractéristiques ont été définies par Brunauer. Cette classification a ensuite été affinée par le groupe de travail sur l'adsorption de l'IUPAC. On constate que dans certains cas les isothermes d'adsorption sont différents des isothermes de désorption, le phénomène d'adsorption n'est donc pas toujours parfaitement réversible. Ces isothermes correspondent aux adsorbants suivants :

Phase liquide.

Si l'adsorbat est une molécule en solution dans un solvant, l'équation caractéristique devient :  formula_8  Les formes caractéristiques des isothermes ont été classifiées par Giles en quatre groupes principaux: Des sous-groupes ont été définis pour rendre compte de la diversité des mesures expérimentales.

Mesure des isothermes d'adsorption.

Il existe de nombreuses méthodes permettant de déterminer les courbes caractéristiques de l'adsorption. les points importants sont les suivants : Les méthodes diffèrent suivant que l'on étudie l'adsorption en phase gazeuse ou en solution.

Manométrie.

Cette méthode est utilisée pour la phase gazeuse. La première étape est de nettoyer l'échantillon en enlevant tout ce qui peut être adsorbé sur sa surface, cette étape appelée dégazage se fait en mettant l'échantillon sous un vide poussé (10 mmHg) avec le cas échéant un chauffage modéré de l'échantillon. La mesure proprement dite s'effectue comme suit : Cette méthode a l'avantage important de permettre le calcul des deux grandeurs désirées avec une seule mesure de pression. Elle est aussi facilement automatisable et plusieurs sociétés proposent des appareillages totalement automatiques.

Isothermes d'adsorption en solution.

Le principe est de mettre en contact une masse formula_17 d'adsorbant avec un volume formula_18 d'une solution d'adsorbat à la concentration initiale formula_19, l'adsorption va provoquer une diminution de cette concentration. Lorsque l'équilibre est atteint, il faut donc séparer le solide de la solution libre (que l'on nomme surnageant), et mesurer sa concentration en adsorbat formula_9. La quantité adsorbée est formula_21.  Comme indiqué plus haut, il est en général nécessaire de faire au préalable une étude cinétique de l'adsorption pour établir le temps nécessaire à l'établissement de l'équilibre. D'autre part, il existe un effet de matrice puisque les autres espèces présentes dans le milieu peuvent aussi s'adsorber sur le solide, on étudie donc la compétition entre les différents adsorbats présents.

Interprétation des isothermes d'adsorption.

Physisorption.

L'objectif est de corréler les isothermes d'adsorption avec des propriétés caractéristiques de l'adsorbant et de l'adsorbat : De très nombreuses équations et modèles ont été créés depuis le début du pour accéder à ces informations. La difficulté est que pour un matériau donné, il peut y avoir différents types de phénomènes qui interviennent. Les différentes approches possibles sont les suivantes : Depuis la fin du, une autre approche consiste à construire un modèle atomique du matériau et à calculer l'isotherme que l'on devrait obtenir. La comparaison avec les isothermes expérimentaux permet de valider le modèle.

Équations empiriques.

Il existe de nombreuses possibilités pour ajuster des données expérimentales avec une équation mathématique. Dans le domaine de l'adsorption, l'équation la plus utilisée est celle de Freundlich:  formula_22  formula_23 étant une constante supérieure à 1. La complexité des isothermes obtenus expérimentalement s'accorde cependant rarement avec cette simple loi de puissance sur un large domaine de pression. De plus, cette équation ne tend pas vers la Loi de Henry lorsque la pression formula_24 tend vers 0.

Loi de Henry.

La Loi de Henry, initialement définie pour étudier la quantité de gaz dissout dans un liquide, recouvre un principe plus général que l'on peut appliquer à l'adsorption : lorsque la concentration en adsorbat tend vers 0, la quantité adsorbée tend aussi vers 0. De plus, la relation entre quantité adsorbée et concentration en adsorbat est linéaire :  formula_25  Tout modèle d'adsorption devrait donc se ramener à cette équation lorsque formula_24 tend vers 0. Sur le plan pratique, cette équation est cependant peu utilisée car la surface des matériaux est hétérogène et comporte différents sites d'adsorption, donc même en supposant que l'adsorption sur ces différents sites se fait de façon indépendante, il y a donc autant de valeurs de formula_27 que de types de sites d'adsorption. Toutefois, c'est la loi sur laquelle repose la chromatographie analytique: chaque constituant du mélange à sa propre valeur de k, et, à cause de la linéarité, chaque constituant s'adsorbe indépendamment des autres. Le chromatogramme d'un mélange est donc identique à la superposition des chromatogrammes de chaque constituant injecté pur. ceci permet de faire un étalonnage avec des corps purs.

Modèle de Langmuir.

C'est le plus ancien modèle tentant de décrire le phénomène d'adsorption sur une surface plane homogène. Il conduit à l'équation:  formula_28  dans laquelle formula_29 est la quantité maximale de molécule nécessaire à la formation d'une monocouche sur la surface, et formula_30 est une constante caractéristique de l'affinité de l'adsorbat avec la surface. Cet isotherme est principalement utilisé lorsque l'adsorption conduit à la formation d'une monocouche, caractéristique d'une interaction forte entre la surface et l'adsorbat. Ce que l'on observe par exemple en catalyse. On constate que cette équation tend vers la loi de Henry lorsque la pression formula_24 tend vers 0.  Cette équation a donné lieu à un certain nombre de variantes, la plus connue est l'équation de Langmuir-Freundlich (aussi nommée équation de Sips) qui combine l'équation empirique de Freundlich avec le modèle de Langmuir :  formula_32

Modèle BET.

Ce modèle a été développé par Stephen Brunauer, Paul Hugh Emmett et Edward Teller en 1938. C'est une extension du modèle de Langmuir à une adsorption en multicouches sur une surface plane homogène, on aboutit à l'équation suivante :  formula_33  ou en utilisant la pression relative :  formula_34  formula_35 est la constante BET qui est caractéristique de l'interaction entre l'adsorbat et l'adsorbant.  Cette théorie est la base de la méthode standard pour la mesure de la surface spécifique, nommée surface BET par référence aux initiales des auteurs. Ce modèle est principalement adapté aux matériaux comportant des pores ayant une taille supérieure à quelques nanomètres. Il est cependant aussi utilisé pour les matériaux microporeux (taille de pore inférieure à 2 nanomètres), la surface obtenue dans ce cas est alors plutôt un index caractéristique du matériau qu'une vraie valeur de la surface spécifique.

Modèle BJH.

Ce modèle est basé sur la condensation capillaire dans un milieu poreux, donc sur l'équation de Kelvin. Il a été formalisé par E. P. Barrett, L. G. Joyner et P. P. Halenda en 1951. Le principe est de considérer que la porosité du matériau est constituée d'un ensemble de pores cylindriques indépendants les uns des autres. Pour une pression de vapeur formula_36 donnée, on observera une condensation dans tous les pores dont le rayon est inférieur au rayon de Kelvin de la vapeur :  formula_37  dans laquelle formula_38 est la pression de vapeur saturante, formula_39 est la tension de surface, formula_40 est le volume molaire du liquide, formula_41 est la Constante universelle des gaz parfaits et formula_1 est la température. Par dérivation de l'isotherme d'adsorption, on peut donc calculer la distribution en taille des pores du matériau. Étant basé sur l'équation de Kelvin, il s'applique dans un domaine de validité de cette équation qui correspond aux pores dont la taille est supérieure à quelques nanomètres, c'est-à-dire le domaine des mésopores. Cette méthode est encore la plus utilisée pour l'étude de la mésoporosité des matériaux.

Isotherme d'adsorption sur une surface hétérogène.

Un adsorbant peut contenir différents types de sites d'adsorption mettant en jeu des phénomènes physiques et chimiques différents. Pour prendre en compte cette hétérogénéité, la méthode la plus simple consiste à supposer que la surface est composée par une distribution de différents types de sites caractérisés par leur énergie d'adsorption. L'hypothèse majeure est que chaque type de site se remplit indépendamment des autres. Par conséquent, on peut définir pour chaque type de site un isotherme d'adsorption en fonction de la pression d'adsorbat ou de sa concentration, et l'isotherme d'adsorption total est une somme pondérée de l'adsorption dans tous les types de site :  formula_43  dans laquelle formula_44 est l'isotherme d'adsorption dans les sites ayant une énergie d'interaction formula_45, et formula_46 est la fonction de distribution des sites, c'est-à-dire la fraction de sites ayant une énergie d'interaction formula_45. L'isotherme local formula_44 peut être l'une des nombreuses autres équations qui ont été proposées pour l'adsorption. Dans le cas des équations simples (Freundlich, Tóth, etc), il existe des solutions analytiques si on suppose que formula_49 et que formula_50.  Pour la détermination de la distribution en taille des mésopores, la méthode la plus utilisée est celle de Barret, Joyner et Halenda. Ces chercheurs ont supposé que l'on a des pores cylindriques dans lesquels l'adsorption se fait par condensation capillaire, on peut donc appliquer l'équation de Kelvin reliant le rayon des pores à la pression d'équilibre de l'adsorbat. Cette méthode, appelée BJH par référence aux auteurs, est la plus utilisée pour l'étude de la distribution en taille des pores ayant une taille supérieure à (puisque l'équation de Kelvin n'est plus juste en dessous de cette taille).  Depuis le début du, l'isotherme local est souvent calculé par des méthodes telles que la théorie de la fonctionnelle de densité ou la méthode Monte-Carlo. Les méthodes mathématiques permettant de recalculer la distribution formula_46 à partir de l'isotherme total expérimental ont été développées, ce qui permet de calculer la distribution en taille des pores à partir de la mesure de l'isotherme d'adsorption.

Adsorbants.

Généralités.

Un adsorbant est un matériau qui a été optimisé pour un certain type d'adsorption. Il n'existe donc pas une unique liste de caractéristiques permettant de définir un adsorbant, mais plutôt un très grand nombre de types de matériaux pouvant avoir des propriétés très différentes. Les propriétés que l'on peut définir sont: À l'heure actuelle, on trouve deux grandes classes de matériaux à grande surface utilisés comme adsorbant à grande échelle : les carbones activés (aussi nommés charbons actifs) et les oxydes tels que les zéolithes. Il existe de nombreux autres adsorbants basés sur des matériaux carbonés, sur des oxydes ou sur des polymères.  Les adsorbants sont généralement utilisés sous forme de granulés sphériques ou de tiges. Ils doivent avoir une bonne résistance à l'abrasion et à la température et avoir des pores de faibles diamètres, ce qui résulte en une surface spécifique élevée. Les adsorbants industriels les plus connus peuvent être classés en trois familles :

Carbones activés.

Un charbon actif est préparé en deux phases : la carbonisation d'un précurseur tel que le bois pour fabriquer un carbone, et l'activation de ce carbone par attaque chimique pour développer ses propriétés adsorbantes. Ces deux phases peuvent être réalisées successivement ou en même temps suivant les procédés de fabrication. En fonction du précurseur utilisé et des conditions de fabrication, on peut obtenir des charbons actifs ayant des propriétés différentes : surface spécifique, taille de pore, volume poreux, etc.  De façon générale, le charbon actif est un excellent adsorbant : sa capacité d’adsorption des molécules organiques et des gaz est remarquable, d’où son utilisation dans les masques de protection, dans l’antidote universel des Égyptiens ou dans des médicaments contre la dyspepsie. la plus grande partie de la production actuelle est utilisée pour la capture des polluants en solution aqueuse pour obtenir de l'eau potable, ou pour la purification de flux gazeux (épuration des fumées ou purification d'air).

Adsorbants oxygénés.

Grâce à leur structure cristalline en feuillets, les argiles et les zéolites sont de bons adsorbants naturels.

Problèmes posés par l'adsorption et solutions.

L’adsorption peut aussi être une propriété indésirable, un composé à faible concentration pouvant être complètement adsorbé sur les parois du récipient, de telle sorte qu’aux hautes dilutions, on ne retrouve plus trace de l’analyte. Ainsi, afin d’obtenir des résultats justes, les analystes utilisent des matériaux aussi inertes que possible, comme le polytétrafluoroéthylène (PTFE) (connu sous divers noms commerciaux comme « Teflon ») ou traitent préalablement les récipients, par exemple par silanisation du verre (inactivation de la silice avec du diméthyldichlorosilane).

Applications.

Procédé de séparation.

La physisorption sur les solides est utilisée pour la séparation et la purification des gaz et pour la séparation des solutés dans des liquides. Dans le cas des gaz, le procédé de séparation par adsorption est un processus cyclique au cours duquel ont lieu alternativement l’adsorption d’un gaz par un solide ou un liquide à une pression et une température données, puis sa désorption. Selon la méthode de désorption utilisée, le procédé de séparation peut être :

Autres applications.

Parmi les autres applications pratiques faisant appel à l’adsorption, on peut citer :

En chimie, l’adsorption est un phénomène de surface par lequel des atomes, des ions ou des molécules (adsorbats) se fixent sur une surface solide (adsorbant) depuis une phase gazeuse, liquide ou une solution solide. Dans le cas d'un atome adsorbé, on parle d'adatome. Ce phénomène ne doit pas être confondu avec l'absorption dans lequel un fluide ou le composant d'une solution solide est absorbé dans le volume d'une autre phase liquide ou solide. Un exemple usuel typique est la fixation de vapeur d'eau sur une vitre. Industriellement, l'adsorption s'effectue à l'intérieur de grains d'adsorbant, sur la surface développée par les pores afin d'obtenir une grande quanité fixée dans un minimum de volume.

Adsorpce je proces, jehož principem je hromadění částic (atomů, molekul) plynu, kapaliny či pevné látky na povrchu (fázovém rozhraní) účinkem mezipovrchových přitažlivých sil. Může se jednat např. o hromadění plynné látky ze směsi plynů nebo rozpuštěné látky v kapalině (adsorbátu) na povrchu pevné látky (adsorbentu), nebo o hromadění jedné složky binární směsi na rozhraní kapalina--pára.


Clonage naturel.

Dans la nature, le clonage n'est rien de plus qu'un mode de reproduction parmi tous ceux à la disposition des êtres vivants. C'est même le plus répandu puisqu'il concerne toutes les cellules procaryotes (division), presque tous les eucaryotes unicellulaires (mitose) à l'exception de ceux qui pratiquent la reproduction sexuée (faisant intervenir la méiose), mais également de nombreux végétaux et animaux multicellulaires.  Le clonage peut être naturel chez les plantes (fraisier, ail, etc.); il est dans ce cas le plus souvent appelé multiplication végétative. Il a lieu par émission de rejets, par marcottage naturel, par division naturelle de rhizomes ou de stolons, par création d'organes spécialisés bulbilles, etc.  Certaines espèces végétales émettent des rejets, comme l'olivier. Lorsque l'ortet initial vieillit, il émet des rejets sur le pourtour de sa souche. Ces ramets deviennent ensuite autonomes et se séparent entre eux lors de la disparition de la souche initiale avec le temps. D'autres, comme les fraisiers, produisent des stolons, rameaux dont le bourgeon terminal s'enracine au contact d'un substrat favorable et reproduit ainsi, par marcottage naturel, une plante identique à la plante mère. Par bouturage naturel des morceaux de plante peuvent repousser s'ils se retrouvent placés dans de bonnes conditions, et redonner une plante adulte complète.

Clonage artificiel.

Clonage végétal.

En horticulture et en culture, les techniques de reproduction des plantes par clonage peuvent être pratiquées en laboratoire, sous serres ou sur le terrain. Elles sont applicables chez beaucoup de dicotylédones produisant des méristèmes en abondance et sur quelques monocotylédones également (le bananier peut se multiplier par rejets, la canne à sucre par bouturage). On peut citer le greffage, le bouturage et d'autres techniques cette fois inspirées de la multiplication végétative naturelle : (le marcottage, le démariage de rejets ou la division de rhizomes et de stolons, etc.).  En laboratoire, on pratique la culture "in vitro" de méristèmes (ou d'autres parties de la plante) produisant des embryons puis des plantules complètes (voir embryogenèse somatique et embryogenèse zygotique). Les techniques "in vitro" sont les seules qui peuvent être employées pour des monocotylédones comme le palmier dattier, le palmier à huile. Les producteurs parlent de « vitroplants ».  Le comportement et la forme des clones peuvent différer selon la partie de la plante d'où sont extraites les cellules destinées à les produire. Par exemple, chez les fraisiers des bourgeons adventifs stipulaires ou donnent des fraisiers à feuilles plus claires et plus rondes. Ils présentent un métabolisme différent, un nombre plus élevé de stolons, un réceptacle floral plus court, des étamines aux anthères plus grosses, alors que le clone "axillaire" est, lui, moins bien pollinisé et produit pour cette raison des fruits plus souvent difformes, notamment en l'absence d'agents pollinisateurs.  Le clonage végétal a déjà permit de réinsérer des espèces disparues. Comme la "Cylindrocline lorencei" qui a pu être réimplantée par le conservatoire botanique national de Brest en 2007, à partir de vielles semences.

Clonage animal.

Dans le domaine animal, un pas est franchi au grâce au clonage à partir de noyaux de cellules différenciées, réimplantés dans des ovocytes préalablement énucléés. Cette technique au taux de réussite encore faible et qui n'a abouti que chez quelques espèces en est à ses balbutiements. Des problèmes de vieillissement accéléré semblent pouvoir être reliés à l'état des télomères.  La technique du clonage par implantation d'un noyau dans un ovocyte énucléé est mise au point en 1952 par Briggs & King. Ils introduisent un noyau provenant de la blastula d'une grenouille dans un ovocyte dont le noyau a été éliminé. Le stade blastula étant issu du développement embryonnaire précoce des vertébrés, il a fallu attendre 10 ans de plus pour voir l'avènement du premier organisme cloné à partir d'un noyau de cellule différenciée. En effet, en 1962, Gurdon introduit le noyau d'une cellule intestinale de têtard dans un ovocyte énucléé de Xénope et obtient des amphibiens viables et fertiles.  Au début des années 60, l'embryologiste chinois Tong Dizhou, fut le premier à cloner un poisson à partir du noyau d'une cellule d'embryon. Il publia ses recherches dans un magazine scientifique chinois qui ne semble pas avoir été traduit à l'époque. C'était 33 ans avant la brebis Dolly, mais Dolly, elle, fut clonée à partir d'une cellule provenant d'un individu adulte.  Cette technique a permis de cloner les animaux suivants :  Toutes ces expériences ont montré que le clonage des mâles est en général plus délicat que celui des femelles. De plus, pour des raisons encore inconnues, seuls 5 à 10 % des œufs fabriqués et réimplantés produisent des clones viables ou en bonne santé apparente. On ne comprend pas non plus pourquoi certaines cellules d'un organisme se clonent mieux que d'autres.  Un second pas est franchi avant le nouveau millénaire par le clonage de seconde génération (obtention d'organismes clonés à partir d'autres organismes clonés) sur des souris, puis un taureau.  En 2007, il existe près d'un millier de cochons clonés et près de bovins.

Les clones ne sont pas des copies conformes.

Seul le matériel génétique du noyau est transféré lors d'un clonage. L'ADN mitochondrial reste celui de la cellule réceptrice tout comme la machinerie nécessaire à la transcription de l'ADN pendant les premières phases du développement embryonnaire. Une autre source de variation est la régulation épigénétique. L'épigénétique conserve une même séquence ADN mais en modifiant l'expression de certains gènes en régulant la condensation de l'ADN (modifiant la production de protéines entre autres effets), ceci permet par exemple aux différentes cellules humaines de devenir des cellules différenciées sans modifications de leur séquence ADN. De même, des facteurs environnementaux peuvent modifier le devenir des embryons. En pratique les animaux clonés diffèrent sur plusieurs paramètres et sont moins ressemblants que de vrais jumeaux monozygotes (ayant le même patrimoine génétique). Cela est particulièrement visible en cas d'animaux tachetés, les taches du clone n'ayant pas de raison particulière de se trouver à la même place, marquant de façon visible que les deux animaux sont différents.

Avantages.

Le clonage, in vitro notamment permet – à faibles coûts – la création "délocalisée" de grands nombres d'individus. Il permet de recréer des plantes en voie de disparition, mais recherchées par les collectionneurs ou amateurs (ex : orchidées qu'il n'est alors plus nécessaire de prélever dans la nature pour les vendre par exemple). Plus important : il assure à la recherche que l'on va travailler sur des spécimens identiques, éliminant un facteur de bruit dans les mesures.

Controverses.

Par contre, l'utilisation croissante de clones dans l'agriculture et la sylviculture est source d'une importante perte de biodiversité, et par là de fragilisation d'espèces qui sont des ressources agricoles et pour l'élevage. Les plans issus de clones ou de greffes sont souvent à terme plus fragiles et sensibles aux épidémies de pathogènes, c'est un fait déjà noté, il y a presque 200 ans, par un fonctionnaire français François-Joseph Grille, qui, sans employer le vocabulaire des écologues modernes, protestait déjà contre l'appauvrissement génétique des populations d'ormes trop volontiers clonés et/ou greffés au détriment de la richesse adaptative que permet le semis : Cette homogénéisation génétique a effectivement peut-être contribué à la rapide explosion de la graphiose de l'Orme.  Des sylviculteurs tels que Akira Miyawaki ou l'école de sylviculture Prosilva ont développé des techniques visant au contraire à utiliser la biodiversité pour augmenter la résilience forestière, ce qu'encourage aussi l'écolabel forestier FSC.  Plusieurs rapports provenant d’agences de sécurité et en particulier de l’AFSSA, de l’AESA (Agence Européenne de Sécurité Alimentaire) et la FDA tentent d’établir des règles permettant de déterminer si les produits issus des clones sont sains ou non pour les consommateurs. Selon ces rapports, après six mois, un clone ne se distingue presque en rien qui soit mesurable des animaux contrôlés. Un vétérinaire appliquant les règles classiques permettant de déterminer si la carcasse d’un animal peut être introduite dans les circuits de consommation, donnerait apparemment sans hésiter son autorisation pour la consommation des carcasses des clones de plus de six mois. Cependant certains vétérinaires et scientifiques suggèrent que les clones ont une sensibilité un peu augmentée vis-à-vis de certaines maladies infectieuses, mais surtout qu’ils ne doivent pas être totalement sains étant donné leurs débuts souvent difficiles dans la vie. Jean-Louis Peyraud, chercheur à l'Institut national de recherche agronomique a déclaré : «Des cas de veaux à trois pattes ou d'animaux à deux têtes ont été rapportés». Toutes ces observations ont conduit la FDA et l’AESA à publier, en 2008, chacune un rapport sur les risques alimentaires de la consommation des produits issus des clones, après avoir pris en compte les avis des représentants de la société civile. Les deux organisations ont alors conclu que rien ne pouvait faire supposer que la consommation de produits issus du clonage comporte un risque alimentaire, mais que cependant cette observation ne reposait pas sur assez de données et qu'il serait souhaitable d'augmenter les études sur le clonage.  En 2020, la viande issue d'animaux ayant été clonés est de plus en plus fréquente, elle est légale dans certains pays comme les États-Unis, où la Food and Drug Administration (l'Agence américaine du médicament et de l'alimentation) a déclaré que la consommation de lait et viande produites par des animaux clonés était sans risque. Le Brésil et le Canada autorisent également la consommation de ce genre de produits. En Europe, certes aucune demande d'autorisation de vente de viande ou lait de clones n'a été faite, mais il n'est pas impossible que quelques-uns de leur descendants y aient été mangés car jusqu'en 2015 les clones ne faisaient pas l'objet d'une législation, et la viande a pu aussi être importée d'Amérique. L'Agence européenne de sécurité des aliments n'a cependant pas d'inquiétudes, en 2017, pour la santé humaine. Rien n’interdit non plus l’importation directe de viande ou de lait issus des enfants de ces clones, nés à l’étranger.

Aspects éthiques.

Le Groupe européen d'éthique a conclu dans son avis :. Ce groupe a aussi listé des mesures à prendre en cas d'introduction d'aliments issus d'animaux clonés dans l'UE. Les eurodéputés ont donc adopté une législation le mardi 8 septembre 2015, interdisant le clonage d'animaux à des fins d'élevage et d'alimentation dans l'Union européenne, mais aussi l'importation de descendants et de produits issus d'animaux clonés (viande, lait, matériel reproducteur etc.). Les autres pays devront quant à eux, garantir que les produits qu'ils exportent en Europe ne sont pas issus de clones; par un système de certificats. Les promoteurs du clonage d'animaux d'élevage estiment qu'il répond à des enjeux de recherche agronomique (accélérer la sélection animale, sauver des races en voie de disparition) et scientifique (mieux comprendre les mécanismes de la régulation épigénétique des premières phases du développement embryonnaire). La sécurité des aliments issus d'animaux clonés reste discutée, malgré la publication d'un avis favorable de la Food and Drug Administration (organisme fédéral américain chargé de contrôler la qualité des produits alimentaires mis en vente sur le marché américain) estimant que.  Début 2008, l'EFSA (Agence européenne de la sécurité alimentaire) prépare un nouvel avis sur ces questions. D'après un rapport de la FDA publié en 2006, et d'un rapport de l'EFSA publié en 2008, il n'existe pas de différence ni de danger en matière de sécurité sanitaire entre les produits alimentaires dérivés d'animaux clonés et ceux traditionnels. Selon ce rapport, compte tenu du manque d'études à l'époque il y avait des incertitudes dans l'évaluation des risques.  En 2008, 58 % des sondés par la Commission européenne se prononcent en défaveur du clonage animal, en raison de la considération du bien-être animal.

Conséquences évolutives.

Le clonage, par copie d'un génome, ne permet pas la diversification et recombinaison du gène caractéristique de la reproduction sexuée. Or cette dernière est selon la théorie de l'évolution le moyen de l'adaptation du Vivant et de la biosphère aux changements environnementaux, et le gage de coévolution des organismes à reproduction sexuée avec celle de leurs prédateurs, pathogènes et parasites.

Clonage humain.

Au-delà des questions techniques relevant du clonage animal en général, le clonage de l'humain pose des problèmes philosophiques nouveaux, débouchant sur la question d'une législation spécifique. Quelques chercheurs travaillent actuellement sur le clonage humain reproductif. Sans nier l'exploit technologique que constituerait une telle réalisation, la tendance internationale semble pencher vers l'interdiction, pour l'instant, des recherches sur le domaine. Ceci étant, un sondage CNN montre un intérêt toujours grandissant du public pour la technique. Arnold Schwarzenegger, ex-gouverneur de la Californie a milité en faveur du clonage humain. Les opposants au clonage semblent d'autant plus pressés d'arriver à un consensus international. Les États-Unis, avec plus de cinquante autres pays, ont signé un appel à une interdiction totale du clonage humain. Un autre texte interdisant seulement le clonage reproductif a été rédigé par la Belgique et soutenu par plus de vingt pays, dont la Russie, le Japon, le Royaume-Uni, la Corée du Sud et le Danemark. La recherche en faveur du clonage humain reproductif exprime une quête encore fantasmatique, de l'homme, pour son immortalité.  Fin 2002, la firme Clonaid, associée au mouvement raélien, a affirmé par voie médiatique avoir réalisé le clonage d'êtres humains mais aucune preuve scientifique de leur existence ne fut apportée. Le tout est tombé dans l'oubli depuis.  Il est admis scientifiquement que l'identité de l'être ne se résume pas à son génotype, ce qui signifie qu'il est impossible de produire deux êtres identiques simplement en dupliquant un génome. Le cas de vrais jumeaux (dits monozygotes), qui peut être techniquement apparenté au clone, ne peut être considéré comme un exemple de clonage humain, au sens où le principe de reproduction sexué entre deux parents est assuré naturellement, sans intervention technologique, et après brassage génétique.  Mais tout ceci pose des questions éthiques, philosophiques, et religieuses importantes en ce début de conduisant à de nombreux débats. Devons nous considérer le clone, comme un Homme à part entière ou comme une pâle reproduction, une sorte de sous-homme? Devons nous les considérer comme notre égal? Faut-il créer une législation nouvelle pour les clones? Tant de questions qui sont à débattre.  Cette nouvelle forme de génération présente par exemple des difficultés juridiques concernant le statut légal du clone. Notamment lorsque l'on parle de clonage « thérapeutique », qui implique que le clone soit mis au service d'autrui par sa destruction partielle, voire totale.  En mai 2005, des chercheurs de Corée du Sud et du Royaume-Uni ont annoncé les premiers clonages d’embryons humains à des fins de recherches thérapeutiques.  En 2008, des chercheurs américains, des entreprises Stemagen et Reproductive Science Center, ont annoncé avoir obtenu trois embryons clonés à partir de cellules adultes (cellules de peau) et d'ovocytes énucléés. C'est la première fois que des embryons sont obtenus à partir de cellules qui ne sont pas des cellules souches.

Oppositions au clonage.

Après l'intervention des scientifiques Ian Wilmut et Keith Campbell en relation avec le mouton Dolly, l'Académie pontificale pour la vie a publié un document intitulé'«Réflexions sur le clonage». Ce document condamne fermement toute expérimentation avec des humains ou leurs cellules à des fins de clonage humain.

Le clonage désigne principalement deux processus. C'est d'une part la multiplication naturelle ou artificielle à l'identique d'un être vivant, c'est-à-dire avec conservation exacte du même génome pour tous les descendants (les clones). C'est donc un synonyme de certaines formes de multiplication asexuée telles que le bouturage. C'est d'autre part la multiplication provoquée d'un fragment d'ADN par l'intermédiaire d'un micro-organisme. Ainsi, en biologie, le mot clonage désigne plusieurs choses :

Klonování je podle běžné definice vytváření nového jedince geneticky identického (shodného) s předlohou. Tito dva jedinci se poté označují jako klony. Tento proces probíhá velice často v přírodě u rostlin i živočichů (především tzv. vegetativní rozmnožování, jímž mohou vzniknout např. i celé klonální topolové lesy), ale tento článek se výlučně zabývá umělým vědeckým postupem a soustředí se na klonování savců, obratlovců.


Histoire.

Si les Sumériens et les Égyptiens utilisaient déjà la levure pour faire lever leur pain, il a fallu attendre 1857 pour que Louis Pasteur prouve et explique dans ""Mémoire sur la fermentation alcoolique"" que les levures sont des organismes vivants (effet Pasteur).

Types de levures.

Le terme courant de levure désigne généralement le genre "Saccharomyces" (levure de bière ou levure de boulanger). Il existe beaucoup d'autres genres de levures ; parmi les plus connues, le genre "Candida" possède un pouvoir pathogène chez l'homme, responsable des mycoses de type candidoses.  La plupart s’apparentent aux Ascomycètes (type truffe, pézize), quelques-unes à l’autre grand groupe de champignons supérieurs, les Basidiomycètes (type amanites, bolets) et d’autres enfin sont des formes imparfaites non rattachables clairement à un groupe défini. La levure de raisin mesure environ 2 à 9 μm.  Ces micro-organismes, de forme variable selon l’espèce (sphérique, ovoïde ou elliptique, en bouteille, triangulaire ou apiculée (renflée à chaque bout comme un citron) mais généralement ovales, d'environ 6 à 10 microns et jusqu’à 50 microns, se multiplient par bourgeonnement ou par scission (scissiparité). Ils sont souvent capables d'accomplir une sporulation soit dans un but de dormance en milieu défavorable, soit dans un but de dispersion.

Modes de multiplication.

Pour la plupart des levures, la multiplication asexuée (mitotique) est la forme majeure de multiplication. Il existe deux types de division mitotique chez les levures : par bourgeonnement (cas des "Saccharomyces"), ou par scission (cas des "Schizosaccharomyces").  Toutefois dans certaines circonstances de milieu, une reproduction sexuée peut avoir lieu, ce qui permet une classification:

Caractéristiques et cycle de reproduction.

Caractéristiques structurelles.

Les levures sont des micro-organismes eucaryotes, ainsi possèdent-elles les caractéristiques structurelles propres à ce type cellulaire et d'autres plus spécifiques aux levures elles-mêmes :

Caractéristiques constantes.

Une paroi cellulaire entourant la membrane plasmique et protégeant la levure des agressions physico-chimiques du milieu extérieur. Elle est constituée d'une couche externe de mannoprotéines, associés à des glucanes et une couche interne de glucanes associés à une petite quantité de chitine.  Une membrane cytoplasmique composée principalement de phospholipides double couche (partie hydrophile à l'extérieur et partie lipophile à l'intérieur). Elle contient aussi de nombreux complexes protéiques intrinsèques et extrinsèques dont les rôles sont variés, par exemple des enzymes appelées protéases mènent les transports de substances du milieu extérieur vers le milieu intracellulaire et/ou inversement avec ou non transformation du substrat durant le passage.  Un noyau contenant l'information génétique du génome chromosomique de la levure. (voir le chapitre sur les caractéristiques génétiques pour en savoir plus)  Des mitochondries qui jouent un rôle important dans la respiration aérobie de la levure et la production d'ATP.

Caractéristiques variables.

Une ou plusieurs vacuoles, organites à l'aspect homogène, qui servent d'espaces de stockage pour diverses substances.

Caractéristiques génétiques.

Les levures sont des organismes eucaryotes et possèdent un noyau avec des chromosomes linéaires. Chez les "Saccharomyces", les chromosomes sont au nombre de 16 simples ou 16 paires selon la forme haploïde ou diploïde de la cellule. Il existe des gènes de structure à information continue comme chez les bactéries, et des gènes à information discontinue (introns et exons) comme chez les organismes supérieurs. Par ailleurs, les gènes de régulation sont spécifiques des levures.  À côté des chromosomes, il existe dans le noyau des petites molécules d'ADN circulaire d'environ paires de bases, les plasmides, présents entre 50 et 100 exemplaires par cellule. Ces plasmides sont autoréplicables et autotransférables sans affecter la viabilité de la cellule. Ils portent l'information génétique de quelques caractères non essentiels à la viabilité de la levure. Ils ont un rôle considérable dans toutes les opérations de génie génétique.  Chaque mitochondrie renferme plusieurs molécules circulaires d'ADN mitochondrial qui portent l'information de certaines enzymes de la chaîne respiratoire.  Certaines souches de "Saccharomyces" renferment dans leur cytoplasme deux virus à ARN. Le matériel génétique du « petit virus » code une toxine exocellulaire capable de tuer d'autres levures et une protéine de résistance à cette même toxine pour empêcher les levures « tueuses » de se tuer entre elles. Le « grand virus » est nécessaire à la multiplication et au maintien du « petit virus » dans le cytoplasme. Les gènes codant d'autres toxines produites par des « levures tueuses » sont directement inclus dans l'ADN chromosomique.

Levures transgéniques.

Les levures font partie des premiers organismes à avoir été génétiquement modifiés. La FAO les considère comme substantiellement équivalents (mais ce concept d'équivalence en substance est encore discuté) à une levure naturelle, et donc « "aussi sûrs que le produit traditionnel" » et ne nécessitant « "donc pas d'autres considérations de sécurité sanitaire que celles appliquées à l'aliment existant" ». En 1998, une levure génétiquement modifiée avec des gènes de la même souche était déjà utilisée en Grande-Bretagne pour la panification. "Hansenula polymorpha" est une des levures naturelles du cidre, naturellement présente sur les pommes. Des souches génétiquement modifiées produisent des phytases, un vaccin anti-hépatite B, des anticoagulants saratine ou hirudine ou d’autres protéines/enzymes. Une publication de 2019 a annoncé qu'une levure génétiquement modifiée produisait maintenant des cannabinoïdes médicinaux dont certains ont des propriétés psychotropes semblables à ceux trouvés dans le cannabis.

Métabolisme et conditions de croissance.

Processus énergétiques.

Les deux principaux processus énergétiques connus chez les hétérotrophes sont la respiration et les fermentations. Pour leur développement ces levures ont besoin :  Toutes les levures sont capables de dégrader le glucose, le fructose et le mannose en présence d'oxygène, par un métabolisme oxydatif, conduisant à la formation de CO et HO.  Respiration aérobie : "CHO (glucose) + 6O → 6CO + 6HO + ATP (Adénosine Tri-Phosphate)"  Cette voie métabolique est très énergétique et permet aux cellules de subir une multiplication avec un rendement cellulaire élevé (le rendement étant défini par le quotient de la quantité de cellules fabriquées par le substrat sucré consommé). En plus des sucres simples, certaines levures peuvent utiliser d'autres glucides (mono, di ou trisaccharides, voire des polysaccharides comme l'amidon) mais aussi des alcools, des acides ou des alcanes. D'une manière plus générale, elles ont une capacité hydrolytique bien moindre que les moisissures.  En plus du métabolisme oxydatif, certaines levures peuvent privilégier une dégradation des glucides par un métabolisme fermentatif qui conduit à la formation d'éthanol et de CO suivant la réaction :  Fermentation alcoolique : "CHO (glucose) → 2CO + 2"formula_1 "(éthanol) + CHNOP (Adénosine Tri-Phosphate, ATP)"  En plus de ces composés majoritaires, des alcools supérieurs, des aldéhydes, des esters, des acides... sont formés en plus petites quantités et participent qualitativement de façon importante et complexe à la formation des flaveurs des boissons fermentées. Ce métabolisme est moins énergétique que le métabolisme oxydatif, et le rendement de la multiplication cellulaire en est affecté bien que la vitesse de croissance puisse être nettement plus rapide que dans le processus oxydatif. Ce processus fermentaire peut fonctionner en présence ou en absence partielle ou totale d'oxygène c'est-à-dire en anaérobiose. On évoquera, dans le paragraphe suivant, l'apparition d'un processus fermentaire en présence d'oxygène en excès, décrit comme l'effet Crabtree et très important dans l'industrie de production des levures de boulangerie.

Effet Crabtree.

Introduction.

Cet effet exprime une tendance au gaspillage du substrat carboné (glucose par exemple) quand ce substrat est présent en grandes quantités. Cet effet permet de comprendre dans quelles conditions l'une des deux voies métaboliques décrites ci-dessus va être choisie. Mais avant de poursuivre la description de l'effet Crabtree il nous faut introduire des données indispensables à sa compréhension.  Éléments de cinétique de croissance microbienne :  La croissance des levures et bactéries dont les cellules filles se séparent des cellules mères (la population est ainsi toujours constituée de cellules individuelles) suit une loi exponentielle dès lors que les conditions nutritives, l'aération et l'homogénéisation sont optimales. Un modèle simple a été proposé par Jacques Monod pour représenter cette croissance particulière.  La population évolue à partir d'une population faible X vers une population X selon l'équation suivante :  (1) formula_2  où formula_3 est la fonction exponentielle, formula_4 est le temps et formula_5 est défini comme le taux de croissance népérien du microorganisme. La valeur de ce taux de croissance μ est influencée par de multiples facteurs (température, pH, oxygénation, →concentrations des divers substrats indispensables à la fabrication des cellules, etc.) qui retentissent sur l'activité des enzymes dont la cellule dispose afin d'assurer sa multiplication. Chacun des enzymes suit les lois décrites pour le fonctionnement général des enzymes (loi de Michaelis-Menten) et Jacques Monod a considéré empiriquement que la valeur du taux de croissance pour un substrat donné, en l'occurrence pour un sucre comme le glucose(1) suivait la loi de Michaélis-Menten et que  (2) formula_6 où μ est la valeur du taux de croissance la plus élevée que le microorganisme puisse atteindre,  (S) la concentration en substrat dans le milieu de culture,  K représentant la concentration en substrat qui détermine μ = μ/2.  La pratique de certains types de culture des unicellulaires, (culture en continu ou en semi-continu) a permis de préciser que le K de la levure pour le substrat glucose était de l'ordre de /litre à 80 voire /litre de milieu de culture.

Illustration de cet effet.

La courbe tracée en bleu est la représentation des variations du taux de croissance en fonction de la concentration en substrat et elle illustre l'équation (2) ci-dessus. On rappelle que les conditions nutritives du milieu, ainsi que l'aération et l'homogénéisation du milieu sont en excès par rapport aux besoins de la levure; seules les concentrations en substrat sucré sont limitantes pour la levure.  On constate que le taux népérien maximum de croissance de la levure est de l'ordre de 0.4, ce taux correspondant à un temps de division cellulaire de 1 heure 45 minutes  Quand la concentration en substrat est voisine de /litre, le taux de croissance est de 0.25 (correspondant à un temps de division cellulaire de 2 Heures et 20 minutes) : dans ces conditions le métabolisme est encore presque totalement oxydatif mais en se déplaçant vers la droite du graphique il devient de plus en plus fermentatif même en présence d'oxygène en excès. On doit noter que le temps de division cellulaire plus court implique un rendement cellulaire nettement moindre (courbe tracée en vert)! Le rendement cellulaire s'abaisse en effet vers 12 % c'est-à-dire qu'on fabrique de cellules pour de sucre consommés alors que dans la partie ascendante de la courbe illustrant les variations du taux de croissance le rendement cellulaire est nettement plus élevé et de cellules sont fabriquées avec toujours de sucre. L'explication de ce qui peut apparaître comme paradoxal réside dans la production simultanée de levure et d'éthanol quand la teneur en sucre dépasse un certain niveau.  Quotient respiratoire(Qr) = CO2produit / O2consommé  Rendement cellulaire = biomasse formée (mg) / masse substrat consommée (mg)

Conditions de croissance.

La température optimale de culture des levures se situe en général entre et, mais comme les autres micro-organismes, les levures peuvent être classées en levures psychrophiles, mésophiles et thermophiles. D'une façon générale, les levures ne sont pas thermorésistantes. La destruction cellulaire commence dès (contre pour les bactéries thermophiles hors archées). Les levures sont aussi sensibles à la congélation et à la lyophilisation avec une grande variabilité selon les genres et espèces, et selon la phase de croissance: les cellules en phase exponentielle résistent moins que les cellules en phase stationnaire.  La phase stationnaire se définit par un arrêt de la multiplication cellulaire lors de l'épuisement d'un milieu. La levure ralentit son métabolisme, modifie la structure de ses parois et stoppe son cycle cellulaire en phase G1.  La plupart des souches ne peuvent se développer pour une activité de l'eau inférieure à 0,90 ; mais certaines tolèrent des pressions osmotiques plus élevées, correspondant à une activité de l'ordre de 0.60, en ralentissant leur métabolisme ; ces levures sont dites xérotolérantes.  Toutes les levures sont capables de se développer en présence d'oxygène : il n'y a pas de levure anaérobie stricte. Certaines levures sont aérobie strictes (comme les "Rhodotorula"). Les autres sont aéro-anaérobie facultatives avec parmi elles : des levures préférant un métabolisme soit fermentaire soit respiratoire même en présence d'oxygène.  Les enveloppes cellulaires sont imperméables aux ions HO et OH. Les levures tolèrent donc des gammes de pH très larges, théoriquement de 2,4 à 8,6.  Les levures sont également sensibles aux agents chimiques : Le chloramphénicol inhibe la synthèse de protéines mitochondriales mais pas celle des protéines cytoplasmiques. Seules les levures capables de fermenter peuvent alors être cultivées en présence de chloramphénicol.

Milieux de culture.

N'importe quel milieu de culture glucosé convient. Cependant on utilise de façon préférentielle certains milieux et dans des conditions particulières (incubation à pendant 24 à 48 heures) :  Pour faire de la levure maison, il est possible d'utiliser de la pomme de terre mélangée à du sucre, du sel et de l'eau. Le milieu doit être vierge de bactérie.

Utilisations.

L'utilisation de levures pour la panification et la vinification est connue depuis l'époque préhistorique. Toutefois, la compréhension des mécanismes microbiologiques mis en œuvre date des travaux de Louis Pasteur au. Les connaissances scientifiques et techniques ainsi acquises ont permis de cultiver et d'utiliser de grandes quantités de levures dans les procédés de fermentation industrielle, mais aussi pour la production de vitamines B, de thiamine, des antibiotiques et des hormones stéroïdes. En tant que sous-produit de procédés de fabrication, les levures sont utilisées comme nourriture animale. Une autre transformation majeure des levures est leur autolyse et concentration par divers procédés pour produire des extraits de levures qui sont utilisés comme éléments nutritionnels ou agents de sapidité en alimentation humaine. Ces extraits sont riches en glutamates, glucanes, nucléotides, vitamines du groupe B, etc..  Composition en vitamines des levures de boulanger actives sèches : Par extension, le terme de levure est le nom générique donné à tous les organismes vivants unicellulaires eucaryotes appartenant au règne des Mycètes qui provoquent la fermentation.  La levure de bière ("Saccharomyces cerevisiae") est un sous-produit lavé, tamisé, puis pressé et desséché de la fabrication de la bière.  La levure de boulanger ("Saccharomyces cerevisiae") est utilisée pour faire lever le pain, grâce à la production de gaz carbonique par fermentation.  La levure de paraffine est également très utilisée dans la fabrication de textile.  Le terme de « levure chimique » est employé en cuisine pour désigner une poudre, composée principalement de bicarbonate de sodium, il ne s'agit donc pas de micro-organismes. On s'en sert en pâtisserie et lors de la panification pour faire lever rapidement la pâte et la rendre très légère.

Rôle en biologie médicale.

Voir l'article "Candida".

Une levure est un champignon unicellulaire apte à provoquer la fermentation des matières organiques animales ou végétales. Les levures sont employées pour la fabrication du vin, de la bière, des alcools industriels, des pâtes levées, des antibiotiques et d'exhausteurs de goût (les extraits de levure peuvent servir comme agents de sapidité).

Kvasinky jsou jednobuněčné houbové mikroorganismy. Většina kvasinek patří do třídy vřeckovýtrusných hub, některé však i do třídy hub stopkovýtrusných, a proto společně netvoří taxonomickou skupinu. Netvoří plodnice, množí se zejména nepohlavně a je pro ně charakteristický způsob dělení buněk, takzvané pučení. Mohou se množit i sexuálně tvorbou vřecek, která však nejsou uzavřená v žádných plodnicích (tedy askokarpech).