Chimie de Coordination, Bio-inorganique et Applications Médicales

Flashcards de vocabulaire couvrant les principes de la chimie de coordination, la chélation, la toxicologie des métaux lourds, l'action du cisplatine, l'imagerie médicale et la théorie des orbitales moléculaires.

Chimie de coordination

Branche de la chimie dédiée à l'étude des complexes formés par l'association d'un centre métallique et de ligands qui se lient au métal.

Complexe

Édifice chimique constitué d'un métal central électropositif lié à un ensemble de ligands.

Ligand

Molécule ou ion possédant au moins un doublet non liant (dnl), riche en électrons, capable de se lier au métal central.

Liaison de coordination

Liaison métal-ligand formée grâce au partage d'un doublet non liant apporté par le ligand.

Centre coordinant

Atome du ligand qui se lie directement au métal au moyen de son doublet non liant.

Coordinence ($\text{NC}$)

Nombre de centres coordinants liés au métal central (exemples : 6 pour une géométrie octaédrique, 4 pour tétraédrique ou plan carré, 2 pour linéaire).

EDTA (Éthylène-diamine-tétra-acétate)

Ligand chélatant hexadenté possédant 6 centres coordinants (2 azotes de l'éthylènediamine et 4 oxygènes des groupes acétate $\text{COO}^-$), très stable grâce à la flexibilité de ses liaisons simples $\sigma$.

Chélation thérapeutique

Méthode médicale employant un chélateur pour capturer un métal toxique et former un complexe stable qui est ensuite éliminé de l'organisme par les reins (urines).

Mercaptophilie

Affinité extrême des métaux lourds (considérés comme des acides mous) pour le soufre des groupements thiols ($\text{-SH}$, bases molles), menant à la formation de ponts stables et toxiques dans l'organisme.

Maladie de Minamata

Affection neurologique (éréthisme mercuriel) provoquée par l'intoxication au mercure ($\text{Hg}^{2+} / \text{CH}_3\text{Hg}^+$) qui cible les groupements $\text{-SH}$, traitable par le dimercaprol.

Saturnisme

Maladie neurotoxique résultant d'une intoxication au plomb ($\text{Pb}^{2+}$), lequel mime le calcium, inhibe deux enzymes à $\text{-SH}$ de la synthèse de l'hème et s'accumule dans les os avec une demi-vie d'environ 20 ans.

Métallothionéine (MT)

Protéine synthétisée par le foie, particulièrement riche en groupements thiols ($\text{-SH}$), servant notamment de réponse biologique protectrice face à la toxicité du cadmium ($\text{Cd}^{2+}$).

Cisplatine

Médicament anticancéreux composé d'un complexe de platine avec 2 ions $\text{Cl}^-$ et 2 ligands $\text{NH}_3$, agissant en déformant l'ADN pour bloquer la réplication et la transcription des cellules tumorales.

Aquation du cisplatine

Première étape de l'activation intracellulaire du cisplatine au cours de laquelle ses 2 ligands chlorure $\text{Cl}^-$ sont substitués par 2 molécules d'$\text{H}_2\text{O}$ en raison de la faible concentration cellulaire en ions chlorure.

Fixation sur l'ADN du cisplatine

Deuxième étape du mode d'action du cisplatine durant laquelle les molécules d'eau sont remplacées par des liaisons covalentes sur l'azote N7 de deux guanines voisines d'un même brin d'ADN.

Résistance au cisplatine

Ensemble des défenses cellulaires comprenant l'augmentation de l'efflux via des pompes ABC, la réparation de l'ADN par excision de nucléotides (NER) et la neutralisation du platine par hausse du glutathion (GSH).

Gadolinium ($\text{Gd}^{3+}$)

Ion métallique toxique à l'état libre, utilisé comme agent de contraste en IRM sous forme chélatée (par le DOTA ou le DTPA) ; il possède des électrons non appariés et une molécule d'eau labile qui accélère la relaxation de l'eau, rehaussant le signal T1.

Technétium-99m ($^{\text{99m}}\text{Tc}$)

Isotope radioactif lipophile utilisé en scintigraphie pour visualiser le fonctionnement d'un organe, capable de traverser les membranes et de s'accumuler dans le cœur.

Cytochromes

Protéines mitochondriales contenant chacune un groupement hème renfermant un atome de fer, assurant le transfert des électrons dans la chaîne respiratoire.

Structure de l'hème

Complexe à géométrie octaédrique formé d'un atome de fer engageant 6 liaisons : 4 avec les azotes de la porphyrine, 1 avec une histidine proximale et 1 avec une molécule de dioxygène $\text{O}_2$.

Dimercaprol (BAL)

Agent chélateur thérapeutique employé pour traiter les intoxications au mercure ($\text{Hg}$) et à l'arsenic ($\text{As}$).

DMSA

Agent chélateur administré par voie orale, indiqué dans le traitement des intoxications au plomb ($\text{Pb}$) et au mercure ($\text{Hg}$).

Desferrioxamine (DFO)

Chélateur thérapeutique spécifiquement utilisé pour éliminer les surcharges en fer trivalent ($\text{Fe}^{3+}$).

Maladie de Wilson

Pathologie génétique causée par une accumulation excessive et toxique de cuivre ($\text{Cu}^+ / \text{Cu}^{2+}$) dans l'organisme.

Hémochromatose

Pathologie caractérisée par un excès toxique de fer ($\text{Fe}^{2+} / \text{Fe}^{3+}$) dans l'organisme, par opposition à l'anémie ferriprive causée par sa carence.

Cobalamine (Vitamine B12)

Complexe biologique renfermant du cobalt ($\text{Co}^{3+}$), intervenant dans les méthylations, le fonctionnement du cerveau et la synthèse des neuromédiateurs, dont la carence engendre une anémie mégaloblastique.

Degré d'oxydation

Charge théorique d'un atome ; dans les complexes, le métal central électropositif présente un nombre d'oxydation positif après avoir cédé des électrons aux atomes plus électronégatifs.

Orbitale moléculaire liante

Orbitale issue de la combinaison constructive de lobes de même signe (+ avec +), concentrant la densité électronique entre les noyaux atomiques pour souder les atomes.

Orbitale moléculaire antiliante

Orbitale résultant du recouvrement destructif de lobes de signes opposés (+ avec -), présentant une absence de densité électronique inter-noyaux, ce qui écarte les atomes.

Hybridation $sp^3$

Processus d'excitation d'un électron de l'orbitale $2s$ vers une orbitale $2p$ vide suivi du mélange d'une orbitale $s$ et de 3 orbitales $p$ pour donner 4 orbitales identiques orientées selon les sommets d'un tétraèdre (comme dans $\text{CH}_4$).

Levée de dégénérescence des orbitales $d$

Scission énergétique des 5 orbitales $d$ d'un métal de transition sous l'influence des ligands d'un complexe, se séparant en 2 orbitales de haute énergie et 3 orbitales de basse énergie selon la géométrie.