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LE CUIVRE

  • 4 years ago
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Le cuivre est un élément chimique de symbole Cu et de numéro atomique 29. Naturellement présent dans la croûte terrestre, il est essentiel au développement de toute forme de vie.

Rôle biologique
Un oligo-élément indispensable à la vie

Le cuivre est un oligo-élément indispensable à la vie (hommes, plantes, animaux, et microorganismes). Le corps humain contient normalement du cuivre à une concentration d’environ 1,4 à 2,1 mg par kg. On trouve du cuivre dans le foie, les muscles et les os. Le cuivre est transporté par la circulation sanguine au moyen d’une protéine nommée céruléoplasmine. Après absorption du cuivre au niveau de l’intestin, il est acheminé vers le foie, lié à l’albumine. Le métabolisme et l’excrétion du cuivre sont contrôlés par la fourniture au foie de céruléoplasmine, et le cuivre est excrété dans la bile. Au niveau cellulaire, le cuivre est présent dans nombre d’enzymes et de protéines, y compris le cytochrome c oxydase et certaines superoxydes dismutases (SOD). Le cuivre sert au transport biologique d’électrons, e.g. les protéines « bleu cuivre », azurine et plastocyanine. La dénomination « bleu cuivre » vient de leur intense couleur bleue due à une bande d’absorption (autour de 600 nm) par transfert de charge coordinat / métal (LMCT). Nombre de mollusques et certains arthropodes, tels quel la limule font appel, pour le transport de l’oxygène, à un pigment à base de cuivre, l’hémocyanine, plutôt qu’à l’hémoglobine, possédant un noyau fer, et leur sang est donc bleu, et non rouge, lorsqu’il est oxygéné55.

Diverses agences de santé dans le monde ont défini des normes nutritionnelles journalières. Les chercheurs spécialisés en microbiologie, toxicologie, nutrition et évaluation des risques sanitaires travaillent ensemble à définir avec précision les quantités de cuivre requises par l’organisme, en évitant les déficits ou les surdosages en cuivre56. En Franceles Apports nutritionnels conseillés (ANC) par l’Agence française de sécurité sanitaire des aliments57 sont de 1 mg / jour chez l’enfant jusqu’à 9 ans, 1,5 mg / jour chez l’adolescent jusqu’à 19 ans, et 2 mg / jour chez l’adulte.

Excès et manque de cuivre

Chez l’homme et les mammifères, le cuivre est notamment nécessaire à la formation de l’hémoglobine, il intervient dans la fonction immunitaire et contre le stress oxydant. Comme il facilite l’assimilation du fer, un déficit en cuivre peut souvent donner lieu à des symptômes analogues à une anémie[réf. nécessaire]. Chez certaines espèces, il remplace même le fer pour le transport de l’oxygène. C’est le cas de la limule (arthropode) dont le sang est bleu58, ou de certains chironomes qui sont verts. Un déficit en cuivre est également associé à la neutropénie[réf. nécessaire], des anomalies osseuses[réf. nécessaire], une dépigmentation[réf. nécessaire], des problèmes de croissance[réf. nécessaire], une moindre résistance à l’infection[réf. nécessaire], et des anomalies du métabolisme du glucose et du cholestérol[réf. nécessaire]. Inversement, une accumulation de cuivre dans les tissus peut provoquer chez l’homme la maladie de Wilson.

Propriétés antibactériennes

Depuis l’Antiquité, le métal rouge est utilisé par l’homme pour ses vertus sanitaires, notamment pour soigner les infections et prévenir les maladies59. Avant même la découverte des micro-organismes, les Égyptiens, les Grecs, les Romains et les aztèques utilisaient des préparations à base de cuivre pour leurs maux de gorge, éruptions cutanées et pour l’hygiène quotidienne. Au xixe siècle, après la découverte du lien de causalité entre le développement de germes pathogènes et la déclaration des maladies, de nombreux scientifiques se sont intéressés à l’exploitation des propriétés antibactériennes60 du cuivre. Actuellement, le cuivre est utilisé par l’industrie pharmaceutique, dans des applications allant des antiseptiques et antifongiques aux produits de soins et d’hygiène (crèmes, ampoules d’oligo-éléments…).

S’il est bénéfique à faibles doses, l’ion Cu2+ peut cependant, comme la plupart des éléments chimiques, se révéler toxique pour certains organismes à des concentrations très élevées (des cas de contaminations ont été identifiés à l’âge du bronze sur des squelettes d’hommes ou d’animaux à proximité des anciennes mines de cuivre de l’actuelleJordanie61) ou lorsqu’il est associé à d’autres matériaux comme le plomb (une telle association pourrait aggraver le risque de maladie de Parkinson62).

En mars 2008, l’Agence américaine pour la Protection de l’Environnement (EPA)63 a homologué le cuivre et ses alliages en tant qu’agents antibactériens capables de lutter contre la prolifération de certaines bactéries responsables d’infections potentiellement mortelles. Le cuivre, le bronze et le laiton sont ainsi les premiers matériaux officiellement autorisés à revendiquer des propriétés sanitaires aux États-Unis. Cette reconnaissance est une étape importante pour l’utilisation du cuivre comme agent antibactérien.

Dans le domaine de la construction, les vertus bactériostatiques et antifongiques du cuivre, sa résistance à la corrosion et son imperméabilité justifient également son utilisation dans les canalisations d’eau, et dans certains pays, pour les toitures et gouttières (ni mousse ni plantes ne s’y installent). Le cuivre est le matériau le plus utilisé à travers le monde pour la distribution d’eau sanitaire, et celui pour lequel on dispose du retour d’expérience le plus important, portant sur plusieurs décennies d’utilisation. Des canalisations en cuivre contribuent à prévenir et limiter le risque de contamination des réseaux d’eau par certaines bactéries comme les légionelles64, responsables de la légionellose, maladie pulmonaire mortelle dans 10 % des cas65. Selon le Pr Yves Lévi, Directeur du Laboratoire Santé Publique et Environnement, Université Paris-Sud 11 : « Si aucun matériau ne peut garantir l’absence totale de bactéries dans les réseaux, le cuivre permet néanmoins de limiter les risques66 ».

Les propriétés antibactériennes sont à l’origine d’une autre application : les peintures dites antifouling, ou anti-salissures, dont sont recouvertes les coques des bateaux. Celle-ci empêche la prolifération et la fixation d’algues et de micro-organismes marins qui ralentissent les embarcations et augmentent les risques de corrosion. Le cuivre pur est le principal composant actif de ces peintures (jusqu’à 2 kg de poudre de cuivre par litre). Aujourd’hui utilisées pour la plupart des bateaux, elles ont remplacé les feuilles de cuivre qui étaient autrefois clouées sur les parties immergées de la coque des navires et qui avaient le même effet. Inventée par les phéniciens, cette technique avait été généralisée à la fin du xviiie siècle par tous les chantiers navals. Dans la marine, le cuivre et ses alliages (bronze ou laiton) sont également utilisés pour leur résistance à la corrosion (clous,hublots, accastillage, hélice). Le même principe est parfois appliqué pour protéger les toitures : un simple fil de cuivre tendu sur le faite d’un toit empêche l’apparition de mousses ou d’algues qui pourraient y pousser.

Depuis 2007, une nouvelle application d’avenir a vu le jour dans plusieurs pays à travers le monde : l’utilisation de surfaces de contact en cuivre (poignées de porte, tirettes de chasse d’eau, barres de lits) en milieu hospitalier pour réduire les risques d’infections nosocomiales.

En janvier 2010, l’hôpital privé St Francis en Irlande a été équipé de poignées de porte en cuivre dans le but de limiter les risques d’infections nosocomiales67 C’est la première fois qu’un établissement de santé va exploiter les propriétés antibactériennes du cuivre dans le but de se prémunir contre ce type d’infection et d’accroître la sécurité de ses patients. Les résultats très prometteurs des études de laboratoire et de terrain menées en Grande-Bretagne depuis 2007 sur le potentiel antibactérien du métal rouge sont à l’origine de la décision des dirigeants de l’hôpital68. Les résultats de l’expérimentation de l’hôpital de Birmingham montrent en effet que les surfaces en cuivre permettent d’éradiquer 90 à 100 % des micro-organismes tels que le staphylocoque doré résistant à la méthicilline (SARM) en milieu hospitalier.

En France, c’est le services de réanimation et de pédiatrie de l’hôpital public de Rambouillet qui va le premier tester le cuivre pour lutter contre les maladies nosocomiales (sur les poignées de porte, barres de lits, mains courantes, plaques de propreté)69.

Toxicologie et précautions

Écotoxicologie
Sur cette pierre tombale, deux clous de laiton riche en cuivre ont libéré de très faibles doses de cuivre. Ces doses, bien qu’infimes ont tué la totalité des bactéries, mousses et lichens, laissant la pierre comme neuve
Le cuivre, quand il est présent sous forme d’ions ou de certains composés biodisponibles peut être écotoxique même à faible dose notamment pour certains organismes aquatiques, et sur terre pour les mousses et lichens (ce pourquoi il est employé dans de nombreuxantifoolings et agent de traitement des bois utilisés à l’extérieur70.