isotope n.m.
isotope
Elément chimique caractérisé par son numéro atomique et par sa masse : les isotopes d’un même élément contiennent le même nombre de protons et d’électrons qu’un autre mais diffèrent par le nombre des neutrons.
Pour un élément donné le nombre Z de protons dans le noyau est constant mais les isotopes de cet élément diffèrent par le nombre de neutrons dans ce noyau et donc par leur masse A. Les isotopes d’un élément présentent les mêmes propriétés chimiques caractéristiques du nombre Z, portent le même nom d’espèce atomique et le même symbole p.ex. : 12753I, 12853I, 13153I .Certains isotopes sont stables et peuvent être séparés par spectographie de masse. D’autres qui sont instables (isotopes radioactifs ou radio-isotopes qu’ils soient naturels (tels que 235U, 14C, 40K) ou artificiels (tels que 32P, 60Co, 99mTc) se caractérisent par leur type de désintégration et leur période. Le rayonnement émis par un isotope radioactif permet de le suivre au cours de son métabolisme et d’obtenir ainsi des informations valables sur celui de son homologue stable : c’est le principe de la médecine nucléaire. Certains isotopes radioactifs sont utilisés dans les traitements anti-cancéreux.
Étym. gr. isos : égal ; topos : lieu, place
iode radioactif l.m.
radio iodine
En médecine, 131I l'un des isotopes radioactifs de l'iode stable (élément 53 de la classification de Mendeleieff) émetteurs β et γ, ayant une importance particulière, à la fois diagnostique (γ) et thérapeutique (β), en pathologie thyroïdienne.
L'iode (stable) constituant essentiel des hormones thyroïdiennes, s'accumule préférentiellement dans les cellules qui constituent les vésicules de la glande. La concentration de l'iode y est plus de mille fois supérieure à celle des autres tissus. En découlent d'importantes applications diagnostiques, telles que le test de fixation, la scintigraphie ou l'étude de la vitesse de production d'hormones marquées. L'iode radioactif (essentiellement l'isotope 131) est utilisé en thérapeutique pour le traitement de certaines hyperthyroïdies et des cancers différenciés de la thyroïde.
Divers isotopes de l'iode peuvent être incorporés à des molécules d'utilisations variées : isotopes à vie courte de l'iode 123I (photons de 180 KeV ; période physique 15 h), pour obtenir des radiopharma
L'iode 131 est, en outre, l'un des principaux radioto
neutron n.m.
neutron
Particule constitutive du noyau atomique ou elle est associée aux protons, sans charge électrique, de spin 1/2, de masse : 1,68.10-24 g ou 1,009 uma ou équivalent énergétique 939 MeV.
Le neutron fait partie du groupe des baryons, il est constitué de trois quarks (q): un up de charge 2/3 et deux down de charge -1/3 chacun. Le total est donc une charge nulle. Ces trois quarks sont unis par une interaction forte véhiculée par les gluons. Les isotopes d’un élément sont dus au fait que, dans le noyau, le nombre de neutrons (N) peut varier alors que le nombre de protons (Z) est constant, modifiant le nombre de masse (A =Z+N).
A l'état libre le neutron se désintègre spontanément de façon aléatoire (avec une période de 12 min.) en un proton et un électron en libérant une énergie de 0,78 MeV.
Les neutrons de grande vitesse se ralentissent dans la matière au cours de collisions avec des noyaux légers. Les neutrons de faible vitesse peuvent être capturés par des noyaux et les transforment en isotopes (mode usuel de production des radioéléments artificiels) ou provoquent la fission des noyaux lourds.
Les neutrons ont peu d'applications directes en médecine. En radiothérapie, on avait espéré un avantage radio-biologique de la grande densité d'ionisation des protons constituant le rayonnement secondaire des neutrons de grande énergie, mais l'expérience clinique ne l'a pas confirmé. On a envisagé de produire in situ des isotopes radioactifs d'atomes véhiculés par une molécule sélectivement concentrée dans une tumeur, en irradiant celle-ci avec un faisceau de neutrons de faible énergie; les tentatives sur des tumeurs cérébrales restent peu encourageantes.
E. Rutherford, Sir, chimiste et physicien britannique, prix Nobel de chimie en 1908 (1920), J. Chadwick, Sir, physicien britannique, prix Nobel de physique 1935 (1932)
→ nucléon, quark, isotope, masse atomique
acide gras marqué l.m.
radiolabelled fatty acid
Acide gras chimiquement lié à un isotope radioactif (marqueur) et utilisé pour l'étude des mécanismes de l'absorption digestive des graisses.
Les marquages sont faits soit par halogénation d'acides gras isolés ou de triglycérides à l'aide de radio-isotopes de l'iode ou du brome ; soit par substitution d'un carbone ordinaire d'un acide gras ou d'un triglycéride par du carbone marqué.
Le produit marqué est donné par voie orale ; les mesures peuvent être effectuées dans le sang ou dans les selles, voire dans l'air expiré lorsque le marquage a été fait par 14C sur un acide gras.
Ces techniques permettent de mettre en évidence une malabsorption digestive des graisses et de la quantifier ; mais les réglementations d'utilisation des radio-isotopes, et notamment celles du 14C, les ont fait progressivement abandonner chez l'Homme en France, alors qu'ils sont utilisés aux États-Unis.
→ acide gras, CO2 marqué, dioxyde de carbone
[B1,C1,C2,L1]
Édit. 2017
analyse par activation neutronique l.f.
neutron activation analysis
Technique de comptage du rayonnement émis par les radio-isotopes obtenus à partir des éléments stables soumis à un flux de neutrons.
Dans des conditions déterminées (volume délimité, énergie des neutrons, dimensions du faisceau et temps définis), la quantité d'isotopes produits est proportionnelle à celle des éléments stables. Cette technique permet de mesurer la concentration de certains atomes à l'état de traces très faibles ou situés dans un endroit peu accessible ; elle s'emploie in vitro ou in vivo car non invasive.
Par ex. par activation neutronique, qui transforme une partie du 48Ca stable en 49Ca radioactif, d'une faible portion des os de la main, on peut mesurer la masse calcique totale de l'organisme
[B2,B3]
Édit. 2020
Ca Symb. du calcium.
Le calcium contient 6 isotopes naturels, dont le principal, 40Ca, constitue 97%, les autres, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca, 48Ca, n'étant présents qu'en très faible proportion.
Les isotopes 45Ca et 47Ca sont artificiels et radioactifs, de périodes respectives de 159 jours et 4,5 jours.
[C1]
Édit. 2018
Edelman (formule d') l.f.
Edelman formula
Établie statistiquement sur 99 patients (cardiaques, hépatiques, etc.), la relation n'est en réalité pas tout à fait proportionnelle mais la corrélation est linéaire avec un faible écart au 0 et la dispersion est faible. Le volume d'eau totale mesuré avec de l'eau lourde est celui de dilution des osmoles dans l'organisme (surtout celles du Na échangeable extracellulaire et du K échangeable intracellulaire).
Cette relation montre que les variations de la natrémie dépendent de la répartition de l'eau totale, distribuée passivement en fonction de la pression osmotique, et que tout le potassium de l'organisme est osmolairement actif.
Enfin la relation est apparue indépendante du pH artériel, de la glycémie et de l'azotémie non protéique.
Les mesures se font avec des isotopes radioactifs (24Na et 42K) et celle de l'eau avec de l'eau lourde (D2O). Étant donné les difficultés de la mesure du fait de la courte vie des isotopes radioactifs utilisés (demi-vie respectivement 15,0 h et 12,4 h), cette détermination n'est plus effectuée que pour des fins de recherche.
I. S. Edelman, médecin interniste américain (1958)
[C1]
Édit. 2019
Fe
Fe
Symb. du fer.
Mélange de 4 isotopes naturels : 54Fe, 56Fe (92%), 57Fe, 58Fe.
On connaît deux isotopes radioactifs 55Fe de période 2,7 ans et 59Fe de période 45 j.
[C1]
Édit. 2018
localisation placentaire isotopique l.f.
isotopic placental localisation
Procédé de repérage de l'insertion placentaire utilisant des radio-isotopes injectés à la mère.
Les isotopes utilisés ont une période courte et émettent presque exclusivement un rayonnement gamma, le technétium 99Te ou le chrome 51Cr. Le placenta, organe très vasculaire, concentre les particules radioactives. Sa localisation est ensuite déduite par scintigraphie. La méthode manque à la fois de sensibilité et de spécificité et entraîne un risque d'irradiation fœtale qui a conduit à son abandon.
réacteur nucléaire l.m.
nuclear reactor
Installation industrielle destinée à réaliser la fission contrôlée et à permettre l'utilisation du flux de neutrons qui en résulte (production d'isotopes radioactifs) ou de la chaleur qui y est dégagée (production d'électricité).
Le cœur du réacteur contient des barres de matière fissible, généralement 238U, entourées d'un milieu ralentisseur des neutrons et dans lequel plongent des barres de cadmium, absorbeur de neutrons. Le réglage de celles-ci maintient à un niveau constant le flux de neutrons produit par la réaction en chaine et éventuellement stoppe la réaction.
La chaleur dégagée est évacuée par un circuit primaire vers un échangeur où elle génère la vapeur sous pression qui actionne une turbine entraînant un alternateur (production d'électricité) ou une hélice (propulsion de navire).
Des canaux permettent d'introduire dans le cœur les matériaux à exposer au flux de neutrons pour la production d'isotopes radioactifs.
De robustes enceintes assurent le confinement des éventuelles fuites radioactives et l'isolement du cœur en cas d'emballement.
Syn. pile atomique
→ fission
strontium n.m.
strontium
Élément de numéro atomique 38 qui fait partie du groupe des métaux alcalinoterreux.
Il est analogue au calcium et on le trouve en faible quantité dans les tissus de l'organisme.
Le strontium contient 4 isotopes naturels, dont le principal, 88Sr, constitue 83%, les autres, 84Sr, 86Sr, 87Sr, n'étant présents qu'en très faible proportion. Les isotopes 89Sr et 90Sr sont artificiels et radioactifs, de période respectivement 51 j. et 28 ans ; ce dernier prend naissance dans l'explosion de bombes à fission et se fixe de façon durable dans les os des sujets exposés.
Symb. Sr
aiguille de radium l.f.
radium needle
En endocuriethérapie, matériel radioactif destiné à des implantations intratumorales, quasiment abandonné et remplacé par des isotopes radioactifs solides (ex.198Au,192Ir).
La tige en platine iridié, d'un diamètre inférieur à 2 mm, se composait d'un corps creux de longueur variable, rempli d'une poudre de sel de radium ; elle comportait une pointe et une tête avec œillet pour le fil de suture.
[B3,F2]
Édit. 2017
axone n.m.
Prolongement constant, unique, de la cellule nerveuse.
De longueur très varibale, il prend naissance au sommet d’un cône d’implantation, se poursuit sous forme d’une tige et donne des collatérales en nombre, de forme et de longueur variables. On lui reconnaît un cytoplasme (axoplasme), une membrane plasmatique (axolemme) et des gaines différentes selon le type de fibres nerveuses, amyéliniques ou myéliniques. L’axone ne contient pas de corps de Nissl et est en général plus mince et plus long que les dendrites du même neurone. Sa structure complexe est assurée par une synthèse continue du protoplasma au sein du corps neuronal et par l’écoulement constant de ce protoplasma vers l’axone et les dendrites. La vitesse de cet écoulement, mesurée au moyen d’isotopes radioactifs, est d’environ 2,5mm par jour. Partie essentielle de la fibre nerveuse, l’axone reçoit les impulsions nerveuses de son propre corps neuronal et les transmet à d’autres neurones ou à des organes effecteurs, à travers ses terminaisons qui peuvent revêtir des formes diverses (massue, bouton, anneau, corbeille, etc…).
O. Deiters, neuro-anatomiste allemand (1834-1863)
Syn. anc. cylindrax, neuraxone, neurite, prolongement cylindraxile, prolongement de Deiters, filament axial
Ba symb. du baryum
Le baryum contient sept isotopes naturels, dont le principal, 139Ba, constitue 72%, le deuxième 137Ba, 11%, les autres, 130Ba, 132Ba, 134Ba, 135Ba, 136Ba, n'étant présents qu'en très faible proportion.
[C1]
Édit. 2018
Bi
Symb. du bismuth.
A côté de l'isotope naturel 209Bi, il existe des radio-isotopes de masses 210, 211, 212, 214, 215.
Édit. 2017
brome n.m.
bromine
1) Elément de numéro atomique 35 et de masse 79,9, constitué de deux isotopes de masse 79 et 81, appartenant à la série des halogènes.
Le brome est présent dans les tissus animaux, où il est plus abondant que dans les tissus végétaux ; l'eau de mer en contient en moyenne 67 mg/L.
2) Composé diatomique de formule Br2, de couleur rouge, toxique, liquide à la température ordinaire, volatil.
Utilisé comme antidétonant dans les essences, comme gaz de combat et pour la préparation des bromures.
Symb. Br
Édit. 2017
calcitriol n.m.
calcitriol
Dérivé dihydroxylé en 1 et 25 du calciférol, principale forme hormonale active de la vitamine D3 antirachitique.
Il stimule l’absorption intestinale du calcium et des phosphates. Le calcitriol se fixe sur un récepteur cytoplasmique qui l’amène dans le noyau cellulaire sur un segment déterminé de l’ADN où il induit la transcription de l’ARNm responsable de la synthèse de protéines fixatrices du calcium et initiatrices de la synthèse de la parathormone.
Le calcitriol peut être dosé dans certains laboratoires spécialisés. Ce dosage n’est toutefois effectué que dans des situations complexes nécessitant des explorations approfondies du métabolisme phospho-calcique
calcium n.m.
calcium
Elément métallique, numéro atomique 20, masse atomique 40, symbole Ca ou plus précisément 2040Ca.
Il en existe dix isotopes non radioactifs dont le 2045Ca qui fut utilisé pour des recherches sur l’ossification. Le calcium constitue les 3,64% des minéraux de l’écorce terrestre, il en est le cinquième par ordre d’abondance. Chez les animaux, on le trouve sous forme de carbonates ou de phospho-carbonates (insolubles dans l’eau) dans les coquilles des mollusques et des œufs, dans les carapaces, et aussi chez l’Homme, dans les os et les dents. Sous forme d’ion Ca2+ ou de complexes non ionisés, iI joue un rôle essentiel en physiologie cellulaire. Il est plus abondant dans le plasma sanguin que dans les cellules. Provoquée par des effecteurs neurohormonaux dans les canaux calciques, sa pénétration dans certaines localisations cytoplasmiques, sous forme d’ion libre ou associé à des protéines comme la calmoduline, entraîne de nombreux effets tels que la contraction des protéines contractiles et l’activation d’enzymes. Les ions calciques jouent aussi un rôle indispensable dans la coagulation du sang.
H. Davy, Sir, chimiste britannique (1808)
Étym. calcium néologisme latin créé par Davy du lat. calx, calcis : caillou, chaux (du grec chalix : petite pierre)
Syn. 1,25-dihydroxy-vitamine D
Symb. Ca
→ calmoduline, coagulation du sang, transport intestinal du calcium
[C1]
césium (Cs) n.m.
cesium
Métal lourd, élément monovalent de la famille du potassium, numéro atomique 55, masse atomique 132,9054. Le césium naturel, 133Cs, est stable, il a 20 isotopes radioactifs, en général de courte période. L’isotope 137Cs, période 30,6 ans, émetteur de β (énergie 9,51 MeV) et de γ (énergie 0,66 Mev) se trouve parmi les produits de fission des réacteurs nucléaires dont il est extrait avec une faible proportion de 134Ca de période 2,1 ans. Il est utilisé en laboratoire pour étalonner les spectromètres à rayons β. Son utilisation a été envisagée initialement en radiothérapie comme substitution du radium, avec l’avantage d’une protection plus facile contre les rayons γ car son énergie est plus faible. La faible dimension des sources (tubes ou grains) a permis le développement de projecteurs de source dont l’utilisation est courante en curiethérapie gynécologique (cancer du col de l’utérus, notamment). En télécurithérapie il n’a pas pu soutenir la comparaison avec le cobalt 60Co qui permet d’obtenir des concentrations massiques beaucoup plus élevées. Les risques de contamination en 137Cs sont aggravés sa concentration dans certains produits alimentaires animaux ou végétaux.
L’isotope 35Cs, période 3 millions d’année, émetteur de β, n’a d’intérêt qu’en paléontologie.
G. Kirchhoff, physicien et R. Bunsen, membre de l'Académie de médecine, chimiste allemands (1860)
Étym. lat. cæsius : de couleur pers (jaune argenté tirant sur le bleu-vert), couleur du métal
[C1,B1,K2]
chlore () n.m.
chlor
1) Elément de numéro atomique 17 et de masse atomique 35,45, formé de deux isotopes 35Cl (75%) et 37Cl (25%).
Avide d'un électron, il donne un anion Cl- dans les chlorures métalliques.
2) Composé diatomique Cl2, gaz jaune vert d'odeur suffocante, fortement oxydant qui peut donner des dérivés chlorés par action sur des composés organiques.
Syn. dichlore
Symb. Cl
Cl
Symb. du chlore.
Le chlore naturel est un mélange de deux isotopes, 35Cl (75%) et 37Cl (25%). L'isotope 36Cl est artificiel et radioactif, de période 285 000 ans.
[C1]
Co
Symb. du cobalt.
On distingue les isotopes artificiels radioactifs 57Co, 58Co, 60Co, du cobalt naturel 59Co.
[C1]
Cr
Symb. du chrome.
A côté des 4 isotopes naturels 50Cr, 52Cr (84%), 53Cr et 54Cr, on connaît un isotope artificiel radioactif, 51Cr de période 28 j.
[C]
Cu
Symb. du cuivre.
A côté des deux isotopes naturels 63Cu (69%) et 65Cu (31%), on connaît un isotope artificiel radioactif, 64Cu de période 12,8 h.
[C1]
demi-vie des corps radioactifs l.f.
radioactive half-live
Temps au bout duquel l'émission d'un corps radioactif est réduite de moitié.
La connaissance de cette demi-vie permet d'évaluer la grandeur du risque en cas de contamination par des radioéléments.
Ci-dessous la demi-vie de quelques nucléides dont l'activité est d'une curie (activité équivalente à celle d'un gramme de radium naturel) :
- carbone 14C : 5 640 ans,
- sodium 24Na : 15 heures,
- phosphore 32P : 14,3 jours,
- potassium 40K : 1,29 . 109ans,
- iode 125I : 60 jours, iode 131I : 8,07 jours,
-césium 137Cs : 30 ans,
-radon 222Rn : 3,83 jours, le radon naturel est un mélange d'isotopes 219, 220, 222.
→ constante de temps, exponentielle (fonction)
deutérium n.m.
deuterium
Isotope stable de l’hydrogène de nombre de masse 2, dont le noyau comprend un neutron et un proton, donc un neutron en plus du proton commun aux différents isotopes de l'hydrogène.
Officiellement désigné par 21H, il est plus couramment symbolisé par la lettre D. Le deutérium a les mêmes propriétés chimiques que l'hydrogène, mais présente des propriétés physiques différentes ; ses interactions importantes avec les neutrons permettent de l'utiliser sous forme d'eau lourde (D2 O par analogie avec l'eau ordinaire H2 O).
Syn. hydrogène lourd
Symb. D ou 21H