Les media ont récemment relayé l'information du décès de 5 patients, 3 à l’Institut Gustave Roussy à Villejuif, 1 à l’Institut Curie à Paris et 1 à Rennes, suite à un traitement anticancéreux utilisant comme médicament un générique du Taxotère, le docétaxel. Ce type de traitement est bien connu pour son efficacité dans le cas de certains cancers chimio-résistants et en particulier pour ses propriétés qui permettent d’éviter la prolifération des métastases et récidives.
La presse audiovisuelle radio et télévision publique, dans un premier temps, a donné une information incomplète sur le Taxotère en omettant de dire qu’il s’agissait plutôt d’un traitement qui utilisait un de ses génériques, le docétaxel.
Rappelons d’abord que le Taxotère a été découvert, comme la Navelbine (1) un autre antitumoral, par l’équipe de Pr. Pierre Potier au laboratoire ICSN du CNRS à Gif-sur-Yvette (2). Extraite au départ des aiguilles d’if, la molécule améliorée chimiquement montrait une activité remarquable comme agent d’anti-polymérisation de la tubuline, étape essentielle dans la multiplication des cellules cancéreuses (3). Synthétisée en 1989 puis développée industriellement avec Rhône-Poulenc Rorer (maintenant Sanofi), la molécule (4) a été mise sur le marché en 1995 et a amélioré la vie, voire guéri, des millions de malades atteints du cancer du sein, de la prostate ou des poumons dans le monde entier durant près de 15 ans (5).
Lorsque le brevet est tombé dans le domaine public, de nombreux laboratoires se sont mis à copier la molécule princeps et à produire des génériques depuis de nombreuses années. Le médicament Taxotère originel produit par Sanofi-Aventis représente actuellement moins de 5% du marché, alors que le générique docétaxel commercialisé par Accord et fabriqué par le laboratoire Indien Intas Pharmaceuticals représente à peu près la moitié du marché. Il a remporté en France l’appel d’offres public pour les centres anticancéreux français.
Dès le mois d’août 2016, plusieurs cancérologues avaient signalé à l’Agence nationale de sécurité du médicament et des produits de santé (ANSM) une fréquence d’effets indésirables plus élevée que la moyenne et des médecins de Gustave Roussy avaient par ailleurs alerté l’agence de certains décès, suite à un choc septique après administration du docétaxel.
L’ANSM et le Ministère des Affaires sociales et de la Santé confirment qu’une enquête de pharmacovigilance est en cours sur ce générique et les premières conclusions sont attendues pour la fin du mois de mars.
Il faudrait savoir que le concept de génériques a pour l’essentiel contribué à :
- a) démocratiser des traitements coûteux ;
- b) diminuer le coût thérapeutique global en particulier pour la Sécurité Sociale ;
- c) obliger l’Industrie pharmaceutique à orienter ses dépenses de Recherche et Développement vers l’innovation apportant un réel avantage en termes de santé et d’équilibre socio-économique.
La contrepartie peut être :
- a) un prix « exorbitant » de nouvelles thérapeutiques imposé par l’industrie pharmaceutique, eu égard aux investissements exigés, pendant que les autorités de tutelle ne font que simplement déplorer les faits ;
- b) une menace certaine pour avoir légué la responsabilité industrielle de production de principes actifs à des entreprises qui ne possédaient pas nécessairement le savoir-faire ;
- c) une mondialisation peu contrôlée du fait des contraintes légales, des exigences réglementaires et de responsabilités civiles, voire juridiques, différentes d’un pays à l’autre.
Il faut savoir qu’un générique repose sur au moins trois règles infranchissables.
- Le principe actif doit être identique à la molécule originelle avec un taux d’impuretés répertorié, identifié et qualifié. Ceci relève de l’art d’une production robuste accompagnée de moyens analytiques les plus sensibles.
- Le principe actif dans sa formulation finalisé doit présenter une bioéquivalence parfaite et identique à celle du produit originel.
- (Bioéquivalence : l’organisme humain doit être exposé au médicament aux mêmes concentrations durant le même temps)
- Les lots finaux doivent être empaquetés dans une procédure assurant une robustesse du procédé et une stérilisation incontestée.
Le moindre sur- ou sous-dosage dû à une bioéquivalence non respectée ou la moindre contamination des lots peut engendrer des complications sévères, voire conduire à la mort dans le cas des patients affaiblis ou immunodéprimés, comme c’est le cas des personnes souffrant d’un cancer. Un contrôle de qualité stricte et sans faille à la fois du procédé de synthèse, du produit fini, comme des installations de production et d’empaquetage, s’impose en permanence (6). S’assurer du bon suivi avec des entreprises mondialisées sous des régimes légaux de contraintes réglementaires comme de responsabilités civile et juridique différentes relève d’un défi difficile à surmonter.
Pour le responsable de la filiale française Accord (Intas Pharmaceuticals), «… tous les médicaments ont des effets indésirables, il n’y a rien de particulier, il n’y a pas de problème… », ce à quoi répondent les oncologues : « Quand un médicament administré pour son activité devient toxique et provoque un décès c’est catastrophique ». Pour l’heure, l’ANSM et le Ministère signalent qu’un autre médicament, le paclitaxel qui contient une molécule aussi de la famille des taxanes, peut servir d’alternative, et l’ANSM n’a émis qu’une recommandation d'éviction temporaire le 17/02/2017.
En conclusion on peut regretter que les malades comme leur environnement soient mis au courant plus de six mois après les premiers signalements. On peut aussi regretter que l’image des génériques soit ternie par ces accidents mortels alors que la politique du Ministère est de diminuer les coûts de solutions thérapeutiques et de médicaments appliqués dans la santé. Enfin on ne peut que constater qu’il n’y a presque plus de laboratoires de synthèse chimique en France capables de produire industriellement des molécules et princeps. Si on a dit souvent que la Chine était l’atelier du monde, l’Inde ne devient-elle pas le laboratoire du monde ?
J.-C. Bernier et C. Agouridas
Février 2017
1- Un exemple de médicament extrait d’une substance naturelle : la pervenche de Madagascar
2- Produit du jour SCF taxol /taxotère
3- La nature au labo : la phytochimie (vidéo, 9:08)
4- Un arbre à l’origine d’un anticancéreux
5- La nature pour inspirer le chimiste : substances naturelles, phytochimie et chimie médicinale
6- De la conception du médicament à son développement : l’indispensable chimie
Les entreprises de la chimie et des sciences de la nature et de la vie emploient plus de 200 000 chimistes et il y en a environ 300 000 autres dans diverses industries allant de l’automobile à la pharmacie en passant par les cosmétiques et la métallurgie. C’est dire que plus de 20 000 embauches de chimistes par an sont nécessaires pour les entreprises industrielles. De plus en plus, ce sont les techniciens, agents de maîtrises et ingénieurs ou cadres qui représentent près des 2/3 des embauches. D’où l’importance pour les jeunes et leurs parents de découvrir et être informés sur ces métiers et carrières scientifiques au :
Village de la chimie et des sciences de la nature et de la vie
Les 24 et 25 février 2017 au Parc Floral de Vincennes
http://www.villagedelachimie.org
L’édition 2017 du village de la chimie et des sciences de la nature et de la vie est particulièrement riche cette année ; elle met à disposition des jeunes, de leurs professeurs et de leurs parents :
- Un pôle « entreprises » où une cinquantaine d’entreprises industrielles et établissements présentent leur activité et leurs besoins en compétences de chimistes, avec des salariés qui parleront de leurs métiers.
- Un pôle « orientation » avec la présence de l’ONISEP, de l’observatoire de la branche chimie et de Mediachimie.org, première médiathèque sur la chimie, ses innovations et ses métiers, balisant les métiers de l’opérateur à l’ingénieur en passant par le commercial.
- Un pôle « formation » où seront présents une trentaine d’établissements de formation aux métiers de chimistes situés en Ile-de-France. Toutes les informations sur les parcours conduisant aux métiers de la Chimie et des sciences de la nature et de la vie seront disponibles ; CAP, BEP, Bac Pro, Bac Techno, BTS, DUT, Licences pro, écoles d’ingénieurs, sans oublier l’apprentissage, avec des interlocuteurs performants.
- Un pôle « insertion professionnelle » disposant de stands où des ingénieurs et des responsables des ressources humaines vous conseilleront sur l’écriture des CV et pourront vous préparer à un entretien d’embauche.
- Enfin des stands de démonstration et d’expériences en « live » pour montrer l’apport de la chimie à votre vie quotidienne.
Venir les 24 et 25 février à Vincennes, c’est découvrir les métiers et les formations. C’est s’orienter en écoutant les témoignages des professionnels et voir les secteurs d’activité qui embauchent. C’est s’insérer dans la vie professionnelle en rédigeant un beau CV et en connaissant les fautes à ne pas faire lors d’un entretien d’embauche. C’est aussi trouver la possibilité de votre stage ou futur emploi.
Tout un cycle de conférences le 24 et le 25 février vous ouvrira de nouveaux horizons sur la chimie dans la police scientifique, sur les parcours de chimistes expérimentés, sur le biomimétisme… Le 25 février, en complément aux conférences, une table ronde sur les Métiers et Filières de Formation et quatre ateliers vous permettront d’échanger sur ce qu’attendent les recruteurs, le métier de chercheur, l’entretien d’embauche, la création d’entreprise.
Vous avez la possibilité au village de la chimie et des sciences de la nature et de la vie, le 24 et 25 février de choisir votre voie pour connaître et réussir une vie professionnelle intéressante et connaître les évolutions des métiers du futur, ne laissez pas passer votre chance !
Jean-Claude Bernier
Février 2017
Alors c’est fait ! Armel le Cléac’h, skipper de Banque Populaire VIII, après sa 2e place en 2013 remporte la version 2016-2017 du Vendée Globe. Après 74 jours de mer et 45 000 km en milieu marin (1), il pulvérise le record de François Gabart, le premier à être descendu en dessous des 80 jours (78 jours).
Sur les 29 monocoques qui ont pris le départ le 6 novembre 2016, 7 étaient de la nouvelle génération, pourvus de « foils », ces appendices en forme de moustaches qui dépassent du haut de la coque quand ils sont relevés. Six de ces bateaux de la classe 60 pieds IMOCA ont été conçu par le cabinet d’architecture navale de G. Verdier en collaboration avec le cabinet VPLP. Sur le papier ces monocoques se ressemblaient beaucoup : mêmes tailles, mâts à peu près de même hauteur, coque et quille standardisées grâce à la chimie des composites et à la maîtrise des alliages métalliques. Seul le poids de l’ordre de 3 tonnes pouvait différencier ces coursiers de la mer :
- la coque est presque entièrement en matériau composite carbone, obtenu par moulage de couches de fibres de carbone pré-imprégnées de polyester (2) (3) ;
- la quille comporte à sa base un bulbe de forme aérodynamique en métal lourd, relié à la coque par un voile de quille de plusieurs mètres en acier ou en titane forgé en lame de couteau en tôle ployée ou soudée (4) ou encore en fibres de carbone (5) ;
- les voiles sont tissées en fibres artificielles comme le Kevlar (6) ou le polyéthylène téréphtalate (PET) ou même encore en fibres de carbone, tissées sur mesure en fonction de la modélisation des forces appliquées sur le mât (7).
Mais ce qui fait l’originalité de cette nouvelle génération ce sont les « foils »qui de part et d’autre de la coque remplacent la dérive. Leur forme donne un appui latéral et avec la vitesse, ils déjaugent le navire. Une fois acquise une vitesse de 13 à 17 noeuds, le foil accroche et toute augmentation de la vitesse du vent se traduit en vitesse pure. Leur action soulage la coque qui se lève doucement pour réduire la trainée et surtout diminue la gîte afin de porter plus de voile et d’augmenter la vitesse.
Les foils, après modélisation et essais, ont été fabriqués par une entreprise bretonne du Morbihan. Ils sont en fibres de carbone entremêlées en 3D, technique dérivée de l’aéronautique et de la fabrication des aubes des réacteurs, conçues pour éviter le délaminage du composite lors d’une collision avec un oiseau. Dans le cas des foils, il n’y a pas de garantie de casse en cas de collision en pleine vitesse avec un cétacé ou un « ofni » (objet flottant non identifié). C’est la prise de risque de ces navigateurs aventuriers qui ne cessent de faire avancer la technologie marine.
Jean-Claude Bernier
Janvier 2017
Quelques ressources pour en savoir plus :
(1) Les grandes questions en sciences chimiques de l’environnement marin
(2) Les matériaux composites dans le sport
(3) Les polymères ce qu’il faut savoir (vidéo, 4:25)
(4) Chimie et construction navale
(5) Les composites carbone/carbone
(6) La grande aventure des polyamides
(7) Le textile, un matériau multifonctionnel
Si vous avez regardé la carte d’épidémiologie fin 2016 et début 2017 vous avez sûrement constaté que « le rouge est mis » pour les épidémies saisonnières : rhumes, grippes, etc. Heureusement la chimie et même la phytochimie sont là pour vous soulager (ou essayer).
Contre la fièvre vous auriez pu comme nos lointains ancêtres sucer de l’écorce de saule connue pour ses propriétés fébrifuges depuis l’antiquité (1). Ce n’est cependant qu’en 1838 qu’un chimiste, Piria, du laboratoire de Jean-Baptiste Dumas en a extrait l’acide salicylique (2) et il fallut attendre 1853 pour que Charles Gerhardt fasse la synthèse chimique de son dérivé acétylé moins agressif pour l’estomac. La société Bayer mis au point la synthèse industrielle et pris un brevet en 1899 sous le nom « aspirin ». C’est sous ce nom qu’est commercialisé le médicament fabriqué aussi en France par la société chimique des usines du Rhône à partir de 1910 (3). On en consomme environ encore 40 000 t en France. Son action antalgique, anti-inflammatoire et antipyrétique en a fait sous différentes marques le top des antigrippaux. Son action d’anti-agrégat des plaquettes du sang a conduit à rechercher un substitut qui est le paracétamol (4). Celui-ci a été découvert un peu par hasard par deux médecins strasbourgeois qui s’intéressaient à la parasitose intestinale et qui s’étaient fait livrer par erreur de l’acétanilide à la place du naphtalène. C’est le dérivé hydroxylé NHCOCH3 – φ – OH qui révéla des activités antipyrétiques sans action sur l’agrégation plaquétaire encore appelé acétaminophène. Le paracétamol fut largement produit et commercialisé après 1950. Avec peu de réactions secondaires sauf surdosage, il s’en consomme 260 millions de doses en France.
La chimie a aussi d’autres molécules (5) à son arc : la pseudoéphédrine comme vasoconstricteur local pour le nez, l’ibuprofène pour les douleurs musculaires, les extraits de dérivés terpéniques (6), mais leur efficacité reste à démontrer (7).
In fine, en cas d’attaque virale, à part les deux antalgiques et les pulvérisations de sérum physiologique proche de l’eau de mer (8) riche en chlorure de sodium pour dégager le nez, il faut faire preuve de patience : « un rhume non traité dure une semaine, un rhume traité dure sept jours ».
Jean-Claude Bernier
janvier 2017
Quelques ressources pour en savoir plus :
(1) Du saule à l’aspirine
(2) L’aspirine, une origine végétale
(3) Aspirine (produit du jour de la SCF)
(4) Paracétamol (produit du jour SCF)
(5) De la conception du médicament à son développement : l’indispensable chimie
(6) La nature au labo : la phytochimie (vidéo 9:08)
(7) La neuropharmacologie : un triomphe dans l’exploration du cerveau, un échec à dépasser dans la création de thérapeutiques innovantes
(8) La nature pour inspirer le chimiste : substances naturelles, phytochimie et chimie médicinale
Un nouvel épisode de pollution a frappé les grandes villes comme Paris, Lyon ou Grenoble la seconde semaine de décembre. Lorsque la capitale suffoque, c’est toute la province qui s’enrhume ! C’est la persistance d’un anticyclone centré sur la France et de faibles vents d’est qui ont entrainé ces pics de pollution. Ils ont été caractérisés par des concentrations en particules fines PM10 (≤ 10 μm) mais surtout PM2,5 (≤2,5 μm) parfois 10 fois au-dessus du seuil d’alerte et donc très nocives pour les voies respiratoires (1).
D’après un rapport de pneumologues la pollution aux particules fines provoquerait l’équivalent de 48 000 décès prématurés. De même, un rapport européen « Europe’s Dark Cloud » vient de dénoncer l’usage des centrales thermiques au charbon (2) qui entrainerait aussi en Europe 22 000 décès prématurés dont 2 900 en Allemagne et 4600 en Pologne. Mais ces nuages portés par les vents amèneraient aussi la pollution particulaire et en métaux lourds chez les voisins, responsable par exemple en France de 1 380 décès prématurés (3).
Les causes de ces pics de pollution sont diverses. Dans Paris, les experts estiment que c’est le trafic routier qui est responsable des 2/3 des émissions d’oxyde d’azote et de 55 % des émissions de particules fines. Autres sources : le chauffage dont les foyers ouverts (4) et l’industrie.
Des progrès ont cependant été faits depuis 10 ans ; la chimie a fait de bons efforts pour limiter la pollution automobile (5) les pots catalytiquesont progressés et les filtres de particules équipent maintenant tous les véhicules de moins de 10 ans (6). La chimie atmosphérique permet de mieux comprendre les processus de pollution (7). L’électrochimie permet d’année en année de gagner sur les possibilités de stockage en énergie des batteries des véhicules électriques. L’industrie notamment chimique a réduit de façon importante ses émissions polluantes notamment de SO2 (8).
Le gouvernement vient d’annoncer de nouvelles mesures pour lutter contre ces pollutions urbaines : des facilités d’achat pour les véhicules électriques (9), l’instauration des vignettes autorisant ou non les automobiles en ville ; malheureusement il n’a pas la maitrise de la météo. Une initiative intéressante menée par une équipe de chercheurs de l’INRIA (10) est d’inciter les habitants à être leur propre agent anti-pollution avec la mise au point d’une application sur smartphone et un site Citylab@inria qui donne l’accès à tous les citoyens aux centaines de capteurs de pollution urbains.
Jean-Claude Bernier
décembre 2016
Quelques ressources pour en savoir plus :
(1) - La qualité de l’air en question
(2) - Faudra-t-il retourner au charbon ?
(3) - Les défis de la santé et du bien-être en ville (conférence - vidéo)
(4) - Pollution et feux de cheminées
(5) - Un exemple de matériau spécifique : pots catalytiques et dépollution automobile
(6) - Améliorer les pots catalytiques (vidéo 3:00)
(7) - La chimie atmosphérique : contexte, récents développements et applications
(8) - La chimie face aux défis de la transformation du système énergétique
(9) - Stockage de l’électricité : élément clé pour le déploiement des énergies renouvelables et du véhicule électrique
(10) - Exposition individuelle et collective aux pollutions urbaines (conférence - vidéo)
Avez-vous fait provision de bois pour votre cheminée ? Car le Réseau de Transport de l’Électricité (RTE) vient de nous annoncer début novembre que la sécurité d’approvisionnement cet hiver 2016-2017 s’annonce délicat. Ce sont en effet 21 réacteurs nucléaires (1) qui étaient arrêtés dans l’hexagone au lieu de la dizaine habituellement stoppés pour maintenance ou rechargement de combustible (2). Dix-huit le sont à la demande de l’Autorité de la Sûreté Nucléaire (ASN) suite à la découverte d’anomalies de concentration de carbone dans les aciers (3) des parties basses des générateurs de vapeur.
Il faut d’abord dire que c’est suite à l’analyse des fonds de cuve et couvercle du réacteur EPR de Flamanville qu’ont été découvertes des ségrégations de carbone sur cet acier faiblement allié 16 MND5 (C≤0,2 % et Mn, Ni, Mo). Par la suite des contrôles sur les viroles basses des générateurs de vapeur notamment à Fessenheim, ont été aussi trouvées des concentrations supérieures de carbone sur des aciers faiblement alliés à peu près de même type. Au lieu de valeurs de l’ordre de 0,2 % des teneurs de 0,30 à 0,39 % ont été relevées au-delà de la valeur limite réglementaire de 0,32 %.
Il faut alors rappeler quelques souvenirs de métallurgie sur le diagramme Fe-C (4) et notamment les courbes TTT (Température, Temps, taux de Transformation) qui donnent les taux de ferrie, austénite et bainite liés aux valeurs de carbone stables en fonction des températures de traitement et vitesses de refroidissement. On conçoit qu’au cours du forgeage de lingots de plus de 100 tonnes les parties externes n’ont pas forcément la même courbe de refroidissement que celles du cœur. Celles-ci, plus lentes, peuvent donner lieu à transformation et donner une structure aciculaire avec peut-être de la cémentite (Fe3C) et donner une fragilité plus grande au choc mécanique ou thermique (5). Dans ces générateurs de vapeur, dans la virole basse, le choc thermique est possible car se rencontrent le circuit primaire (eau à 350°C) du réacteur et le circuit secondaire (eau 120 °C) de l’échangeur. Les tests de résilience dans ces parties basses ont donné des valeurs comprises entre 34 et 64 joules avec une moyenne de 52 J relativement satisfaisante, mais compte tenu des niveaux élevés de sécurité dans le nucléaire, des vérifications complémentaires sont en cours.
Déjà plusieurs réacteurs ont pu redémarrer ; RTE pour faire face aux pics de consommation cet hiver a plusieurs solutions : les échanges avec nos voisins grâce à l’interconnexion, les appels à l’effacement de gros consommateurs industriels, et d’autres mesures exceptionnelles pour éviter le « black-out » (6). Rassurons-nous et peut-être que l’hiver ne sera pas très rigoureux si on en croit le changement climatique (7).
Jean-Claude Bernier
novembre 2016
Quelques ressources pour en savoir plus :
(1) – La chimie et sa R et D dans l’industrie nucléaire
(2) – L’uranium (produit du jour la SCF)
(3) – Les enjeux de la chimie dans la production d’électricité
(4) – Site PhaseDiagram-Web
(5) – Chimie et construction navale
(6) – La chimie face aux défis de la transformation du système électrique
(7) – Chimie et changement climatique
Deux annonces ont fait « la une » des journaux en octobre. La première plutôt mauvaise, la teneur en CO2 (1) de l’atmosphère avait atteint la valeur symbolique de 400 ppm (0,04%) ; la seconde plutôt bonne, un accord international signé à Kigali allait interdire l’usage des hydrofluorocarbone (HFC) comme gaz frigorigène.
Dans l’annonce sur la concentration de CO2, vous remarquerez que rien n’a été dit sur le méthane CH4 et les oxydes d’azote pourtant 20 fois et 120 fois plus actifs comme gaz à effet de serre que le CO2, sans parler des HFC 1400 fois plus actifs et dont l’utilisation croît de 10 à 15% chaque année comme fluide pour les installations industrielles et climatisations domestiques ou automobiles. L’accord de Kigali n’est finalement qu’un additif au protocole de Montréal de 1987 qui supprimait les chlorofluorocarbones (CFC), responsables du trou d’ozone. Depuis le trou d’ozone va mieux, mais pas la planète, car on ne connaissait pas à l’époque le pouvoir radiatif d’effet de serre de ses remplaçants, les HFC. Les scientifiques n’ont hélas pas encore trouvé le magique aspirateur à gaz carbonique. Par contre, les chimistes ont progressivement permis de comprendre le fonctionnement de la machine atmosphérique (2) et son influence sur le climat (3). Le CO2 n’est pas un polluant, car avec le rayonnement solaire et l’eau par photosynthèse il permet la croissance des plantes et la transformation de C et H en sucres. En se basant sur ce schéma naturel, le CO2 est une source de nouvelles molécules (4). C’est une nouvelle chimie qui se développe (5) ; avec des progrès sur la séparation, la purification et la catalyse, ces nouveaux défis énergétiques et industriels peuvent être vaincus (6). Ce n’est pas la seule contribution de la chimie à l’abaissement de la concentration en gaz à effet de serre et à l’assainissement de l’atmosphère, ne serait-ce que pour les oxydes d’azote (7) et sur la qualité de l’air à l’intérieur des maisons, parfois plus pollué qu’à l’extérieur (8). Après l’accord de Kigali, il faudra encore progresser dans la recherche de fluides frigorigènes, l’isobutane, l’ammoniac, les polyolesters et même le CO2, pour que leur utilisation ne rencontre pas les mêmes inconvénients et dangers que lors du remplacement des CFC.
Jean-Claude Bernier
novembre 2016
Quelques ressources pour en savoir plus :
(1) Le dioxyde de carbone (produit du jour de la SCF)
(2) La chimie atmosphérique : contexte, récents développements et applications
(3) Chimie atmosphérique et climat
(4) Que faire du CO2 ? De la chimie !
(5) Le dioxyde de carbone, la molécule-clé de la chimie du développement durable
(6) Le dioxyde de carbone : enjeux énergétiques et industriels
(7) La catalyse au service de l’automobile
(8) La qualité de l’air intérieur : enjeu de santé publique
Le salon Mondial de l’Automobile vient de se terminer à Paris. Il a marqué un tournant dans l’industrie automobile qui retrouve ses couleurs après quelques années noires. Les tendances et nouveautés qui ont illustré cette édition 2016 sont :
- l’innovation dans les véhicules électriques (1) qui gagnent en autonomie grâce aux progrès sur le stockage électrique ;
- le désamour pour les véhicules Diesel atteints par le « VWgate » et la difficulté pour les constructeurs de satisfaire les normes Euro 6 ;
- les préoccupations de plus en plus fortes des habitants des grandes villes qu’illustre la maire de Paris agissant pour limiter la pollution atmosphérique ;
- enfin la percée encore timide de l’automobile autonome et connectée.
Sur tous ces points l’innovation et les avancées ne seraient pas possibles sans la chimie. Les véhicules électriques ont atteint une maturité industrielle et une crédibilité commerciale grâce à l’allègement des structures (2) et une autonomie convenable grâce au stockage électrochimique et les nouvelles batteries (3). Si les véhicules Diesel veulent devenir « propres » et satisfaire d’ici quelques années aux normes drastiques d’émissions (4), ils en seront redevables aux chimistes catalystes qui développeront les nouveaux catalyseurs, filtres et systèmes de dépollution éliminant les particules et les oxydes d’azote (5) (6). Si demain vous conduirez votre auto avec votre smartphone, ce sera grâce à la miniaturisation des circuits électroniques et à la photogravure où la chimie est omniprésente (7) (8). L’air des villes que nous respirons est le résultat d’une chimie atmosphérique complexe (9) où les composés organiques volatiles, le CO2, les NOx et l’ozone jouent un rôle essentiel.
L’industrie automobile n’est plus seulement mécanique, elle est de plus en plus multi-matériaux, chimique et électronique. Elle embauche surtout des cadres et ingénieurs spécialistes de ces domaines (10) (11).
Jean-Claude Bernier
octobre 2016
Quelques ressources pour en savoir plus :
(1) La voiture électrique : virage ou mirage ?
(2) Les alliages d’aluminium pour l’allègement des structures de l’aéronautique et la carrosserie automobile
(3) Stockage de l’électricité : élément clé pour le déploiement des énergies renouvelables et du véhicule électrique
(4) Ach… VW Das Auto ?
(5) La catalyse au service de l’automobile
(6) Un exemple de matériau spécifique : pots catalytiques et dépollution automobile
(7) Chimie et nanolithographie (vidéo, 8:20)
(8) Les multiples contributions de la chimie dans la conception des tablettes et des smartphones (conférence, vidéo + texte)
(9) Chimie atmosphérique et climat (conférence, vidéo + texte)
(10) Ingénieur chimie des matériaux un métier de l’automobile (vidéo, 2:10)
(11) Assistant ingénieur (fiche métier)
Après plusieurs années où la chimie n’était vue qu’à travers la physique ou la biologie, le prix Nobel 2016 récompense des chercheurs chimistes au cœur de la chimie moléculaire. Le français Jean-Pierre Sauvage, l’écossais James Fraser Stoddart et le néerlandais Bernard L. Feringa ont réalisé tous trois d’étonnantes percées en topologie chimique, ouvrant le champ à la dynamique moléculaire. C’est dire qu’ils ont fabriqués des objets moléculaires de la taille du nanomètre (5000 fois plus petits que l’épaisseur d’un cheveu) (1), capables de se déformer sous une influence externe comme la lumière, un stimulus chimique ou électrique, de tourner sur eux même, d’avancer… On parle alors de machines ou moteurs moléculaires.
L’aventure commence pour Jean-Pierre Sauvage et son équipe en 1983, où ils réussissent à synthétiser le [2]caténane en 2 ou 3 étapes (2). L’astuce est en chimie moléculaire d’utiliser un métal, le cuivre, pour courber deux fils moléculaires et les faire s’enchevêtrer en deux anneaux qui s’interpénètrent. Plusieurs grammes sont ainsi préparés qui permettent l’étude de la structure et des propriétés. Ayant ouverts la voie de synthèses, plusieurs équipes se lancent dans ce domaine nouveau. L’équipe de Stoddart utilise les interactions π-π et les liaisons hydrogène pour les assemblages et fabrique un rotaxane (anneau autour d’un axe moléculaire), d’autres, les liaisons Pd – N dans les organométalliques.
En 1994, Jean-Pierre Sauvage arrive à créer un mouvement de « pirouette » sur un caténane en jouant sur l’état de valence du cuivre Cu+ et Cu++ qui fait que les anneaux basculent dans deux positions stables en fonction de l’apport ou du départ d’un électron sur le métal. C’est le premier moteur moléculaire. Les équipes de J. F. Stoddart et de B. Feringa montrèrent par la suite comment faire tourner puis se déplacer un anneau sur un axe, et même lui assigner deux positions distinctes (labélisées 0 et 1) ouvrant la voie à « l’ordinateur moléculaire ».
Jean-Pierre Sauvage rappelle souvent que ces objets artificiels miment des molécules du vivant (3). L’ATP synthase a un moteur rotatif qui synthétise l’ADP à partir des phosphates dans tous les organismes vivants (4). C’est dans l’ADN qu’on retrouve les nœuds entrelacés et les « trèfles » fabriqués par synthèse chimique. Les molécules créées, capables de se contracter et de s’étirer, simulent les mêmes mouvements que les molécules des fibres de nos muscles. Certaines machines moléculaires pourront peut-être à l’avenir transporter des agents thérapeutiques actifs jusqu’aux cibles tumorales. L’imagination des chimistes va jusqu’à fabriquer des roues pour des voitures de courses à l’échelle nanométrique (5).
Rappelons que ces travaux de pionnier ont valu à Jean-Pierre Sauvage de nombreuses distinctions : médaille d’argent du CNRS en 1988, prix Pierre Sue de la SCF en 2004, membre de l’Académie des Sciences et en 2014 Grand Prix de la Fondation de la Maison de la Chimie. Directeur de recherche émérite depuis 2014 et professeur émérite de l’université de Strasbourg, il travaille toujours au sein de l’ISIS (Institut de Science et d’Ingénierie Supramoléculaires).
Jean-Claude Bernier
7 octobre 2016
Quelques ressources pour en savoir plus :
(1) Les nano-objets : un avenir prometteur sous contrôle
(2) Les machines moléculaires (vidéo, 6:15)
(3) Conférence de Jean-Pierre Sauvage - Grand Prix de la Maison de la Chimie 2014 (vidéo)
(4) La fabrique des champions
(5) Nanocar Race : la course des plus petits bolides du monde
Les nouveaux programmes des collèges donnent aux enseignants et aux élèves de la 6e à la 3e quelques inquiétudes, mais aussi de nouvelles formes d’approches des connaissances. Au-delà des répartitions d’horaires suivant les matières qui peuvent se discuter, s’introduisent les EPI (Enseignements Pratiques Interdisciplinaires) qui seront traités par une équipe de professeurs de plusieurs disciplines sous forme de travaux et rédactions de rapports collectifs pour une classe.
Mediachimie.org est une source riche de données et documents pluridisciplinaires qui conviennent bien à ce genre d’enseignement. Pour vous en convaincre, je voudrais vous donner deux exemples qui s’inspirent des suggestions de croisement entre enseignements qui figurent dans les programmes.
- Corps, santé, bien-être et sécurité
Dans Médiathèque > Qualité de vie, santé et bien-être > Sport, vous trouvez de nombreuses facettes pour traiter du sujet avec les professeurs de physique-chimie, de SVT, de technologie, de mathématiques et de sport. Par exemple, dans La fabrique des champions (issue de la collection Chimie &… junior) (1) on trouve la molécule d’ATP, les réactions biologiques du corps humain, la mécanique de fonctionnement des muscles, l’analyse mathématique de la progression des records et la saison où ils ont été battus (un clin d’œil à l’histoire ?). Pour travailler autour du thème vous pouvez même aller plus loin avec les matériaux composites (2), les nouveaux tissus (3), et même le dopage (4).
- Transition écologique et développement durable, sujet d’actualité s’il en est un !
Dans la médiathèque, vous trouvez Nature, agriculture et environnement > Énergies et économie des ressources. Faites visionner à la classe la vidéo (5) « l’hydrogène qui valorise les énergies renouvelables ». On y suit le périple de deux jeunes étudiants qui vont d’abord en Angleterre visiter l’installation de stockage d’énergie d’une maison, puis on les retrouve en France au labo et dans l’usine qui fabrique le package électrolyseur-stockage-pile. Avec le professeur de langue (anglais), de physique-chimie, de technologie et d’économie vous initierez la classe à découvrir l’hydrogène (6), la pile à combustible (7), la batterie (8), et les données économiques du stockage de l’énergie (9).
Ce ne sont que deux exemples qui peuvent structurer deux thèmes d’EPI, mais il y en a des dizaines d’autres que vous pouvez découvrir en équipe pédagogique avec des données d’actualité et des media modernes et parfois ludiques. Lancez-vous dans cette nouvelle aventure, pariez sur l’EPI.
Jean-Claude Bernier
Septembre 2016
Quelques ressources pour en savoir plus :
1) La fabrique des champions
2) Les matériaux de la performance
3) Les textiles et les vêtements pour le sport
4) Le dopage
5) L’hydrogène qui valorise les énergies renouvelables (vidéo 7 :36)
6) Et revoilà l’hydrogène
7) La pile à combustible, un convertisseur d’énergie d’avenir
8) Piles à combustible et batteries au lithium
9) Stockage de l’électricité : élément clé pour le déploiement des énergies renouvelables et du véhicule électrique