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Les minéraux et nous ...

Le but de ce petit document est de présenter de manière succincte l'effet de certains éléments minéraux contenus dans le tableau des éléments de Mendeleïev sur l'organisme humain et ainsi que leur toxicologie.
Ce tableau reprend tous les éléments simples (les atomes) qui composent la matière. Nous n'aborderons ici que les éléments les plus courants.


Préambule :

Les minéraux :

Toute chose sur terre est composée d'un ensemble de particules élémentaires, les atomes. Il existe une centaine d’atomes classés dans la classification périodique des éléments de Mendeleïev. Le plus simple est l’atome d’hydrogène avec un proton et un électron.
Les minéraux peuvent être composés d'un seul type d’atome, par exemple l’or n’est composé que d’atomes d’or (Au), ou de plusieurs types d’atomes. Par exemple, le quartz (SiO2) comprend un atome de silicium (Si) et deux atomes d’oxygène (O), la calcite (CaCO3) un atome de calcium (Ca) rattaché à un groupement carbonate (CO3) lui même composé d’un atome de carbone (C) et de trois atomes d’oxygène (O).
Les minéraux se forment donc par l’association d’atomes qui s'assemblent entre eux suivant les lois de la chimie et s’organisent dans l'espace suivant les lois de la physique. L'état cristallin est caractérisé par un arrangement ordonné de la matière : un cristal sera donc formé par la répétition périodique dans l’espace d’un atome ou d’un groupe d’atome. Il existe sept formes (on parle de systèmes cristallins) de base : le système cubique, hexagonal, orthorhombique,...

Seules des conditions particulières permettent aux atomes qui composent la matière de s’arranger dans l’espace au niveau atomique. Ces conditions provoquent la cristallisation de la matière qui devient alors une substance minérale. Celle-ci prend des formes géométriques (les 7 systèmes) qui peuvent être différentes de celles que perçoit l’homme en regardant un minéral (cubes, “pointes”, arborescences, aiguilles, ...).
Un exemple : si on dilue du sel (NaCl, un atome de sodium et un atome de chlore) dans de l’eau et que l’on fait évaporer lentement la solution dans un verre, on observera des cristaux cubiques de sel sur ses bords. Si on fait évaporer rapidement l’eau, en chauffant la solution par exemple, les atomes n’auront pas le temps de s’organiser et l’on obtiendra du sel amorphe (non cristallisé).

Dans la nature, il existe de nombreux types de phénomènes aboutissant à la formation de cristaux.


Quelques éléments et leurs actions sur l'organisme humain :

Le fer :

Le corps humain contient environ cinq grammes de fer. Certaines formes d'anémie chez l'homme sont traitées par l'absorption de sel de fer, celui-ci entrant dans la composition du sang à travers l'hémoglobine.
L'absorption excessive de poussière de fer peut provoquer la sidérose pulmonaire notamment chez des personnes exerçant des métiers particuliers comme les mineurs, les polisseurs, les métallurgistes, les soudeurs, etc. Cette intoxication est plutôt rare.
Il peut exister chez l'homme des problèmes de rétention excessive de fer par l'organisme, ce que l'on appelle l'hémochromatose. Le fer s'accumule dans l'organisme, ce qui peut provoquer une cirrhose du foie, du diabète, une coloration de la peau, etc.
Le fer est présent dans de nombreux minéraux, tel que l'hématite, la goethite, la pyrite, la marcasite, la magnétite, etc.

La silice, ou oxyde de silicium (SiO2) :

C'est l'absorption de poussière de silice (poussière de quartz...) qui provoque la silicose. La poussière de silice arrive dans les poumons où elle est absorbée par les macrophages, cellules chargées de la défense de l'organisme. Mais comme les macrophages sont incapables de digérer la silice, ils finissent par éclater, libérant la silice et des substances agressives pour l'organisme. Les poumons sont peu à peu détruits…
C'est une maladie professionnelle typique des mineurs, il existe malheureusement de nombreux cas de cette maladie dans notre région.

Le calcium :

Cet élément se trouve dans de nombreux minéraux, le plus connu étant la calcite qui est un carbonate de calcium (CaCo3). Mais on le retrouve également dans la rhodocrosite, la smithonite, la sidérite, la dolomite, l'ankérite, la cérusite, etc.
Cet élément est très utile à la vie car il est notamment la matière première des os. Le calcium n'est pas toxique, sauf s'il précipite dans les voies urinaires, s'il cristallise dans la vessie (calculs).

Le plomb :

C'est un élément que l'on retrouve dans de nombreux minéraux, comme la galène, la cérusite, la crocoïte, la wulfénite, l'anglésite, la pyromorphite, etc.
Cet élément est toxique par absorption à forte dose. Une intoxication peut survenir lorsqu'une habitation est alimentée en eau par des tuyauteries en plomb ou dont les murs sont recouverts de peintures au plomb. En effet, anciennement, c'est l'oxyde de plomb qui donnait la couleur blanche aux peintures. L'empoisonnement au plomb s'appelle le saturnisme.
Au 19ème siècle, le peintre espagnol Goya changea de style vers 69 ans, en 1815. Ses toiles devinrent "démoniaque", sombre, avec des sujets fantastiques. Ce phénomène est peut être du à une intoxication au blanc de céruse, contenu dans ses peintures… On peut constater ce changement dans son œuvre nommée "Saturne dévorant ses enfants", en la comparant à ses portraits traditionnels.
Le plomb sert pour les émaux et les vernis, la soudure (pour les vitraux, etc), la fabrication du cristal, comme celui produit à Arques dans la région. Le cristal est principalement composé de silice ("verre") et de plomb. Le plomb augmente l'indice d'octane de l'essence, la rendant plus performante mais plus polluante ("essence au plomb").

Le mercure :

On a retrouvé dans certains tombeaux égyptien du mercure. Mercure était le dieu romain voué au message, le nom du dieu fut donné à l'élément mercure à cause de la grande volatilité du mercure métal.
Ce métal est solide à -39 degrés, il est liquide à température ambiante, ce qui est tout à fait exceptionnel pour un métal !!!
Le mercure dissout les autres métaux par contact pour donner ce que l'on appelle un "amalgame" (terme métallurgique à l'origine). Il sert pour la collecte de l'or : on broie le minerai d'or, ou on prend le fond de batée lors d'opérations d'orpaillage, et on mélange la fine poudre de minerai avec du mercure. Celui-ci dissout l'or. Ensuite, on chauffe la solution pour faire évaporer le mercure, il reste l'or… Mais les vapeurs de mercure sont alors extrêmement toxiques !!!
Une légende rapporte qu'il y a bien longtemps, au dix-neuvième siècle, un individu prétendait soulager les douleurs articulaires des mains par des bains d'une solution, en fait composée de mercure. Les personnes plongeaient leurs mains dans la solution. L'or leurs bagues était alors légèrement dissous par le mercure, il ne restait plus au filou qu'à traiter la solution par évaporation de temps à autre pour récupérer de l'or !!!
Il existe de nombreux minéraux contenant l'élément mercure comme le cinabre, minéral rouge. Ce minéral a servi de pigment en Grèce antique pour la décoration des temples, comme l'Acropole d'Athènes.
Toujours au dix-neuvième siècle, on mordançait les poils de lapin pour en faire du feutre à chapeau, et cela avec du nitrate mercureux. L'expression anglaise "as mad as a hatter", "aussi fou qu'un chapelier", vient de cette pratique, car les chapeliers étaient petit à petit intoxiqués par le mercure. Le personnage du chapelier fou de Lewis Carroll dans "Alice au pays des merveilles" est une illustration de ce phénomène.
L'élément mercure a eu tout de même de nombreux usages positifs, comme dans le "mercurochrome", désinfectant bien connu.

Tout est une question de dose et d'utilisation…

L'arsenic :

L'élément arsenic est contenu dans de nombreux minéraux, comme le réalgar, l'orpiment, l'arsénopyrite, etc. On le trouve même souvent dans la nature "pur", à l'état natif, comme à Sainte-Marie aux Mines en Alsace, où une mine était encore exploitée dans les années 1930 pour l'arsenic natif. C'est la mine gabbe-gottes (don de dieu) qui se visite aujourd'hui (www.gabe-gottes.com).
En grec antique, l'arsenic était nommé "pharmacon", qui signifie à la fois remède et poison !!!
L'arsenic a longtemps été à la base des insecticides ou des produits type "mort aux rats".
L'arsenic a eu de nombreuses utilisations positives, comme à travers un médicament, le Salvarsan, remède inventé en 1907 contre la syphilis, et qui est toujours utilisé ! L'arsenic, poison et remède…Tout est une question de dose, d'exposition à la substance et d'utilisation…
L'arsenic sert également toujours et plus que jamais contre les amibiases, maladies parasitaires liées à la présence d'amibes dans l'organisme. Il sert par exemple contre maladie de Chargas et la maladie du sommeil.

L'antimoine :

La toxicité de l'antimoine ressemble à celle de l'arsenic, bien que moins violente. La légende, qui reste bien une histoire plus ou moins imaginaire, veut que le moine Basile Valentin au quinzième siècle utilisa de la poudre de minéraux contenant de l'antimoine comme purgatif, car c'est un des effets de cet élément lorsqu'il est absorbé. Mais le résultat fut un nombre très élevé de décès dans le monastère, d'ou le nom par la suite d' "anti-moine" pour l'élément… L'origine étymologique la plus probable reste celle d'un mot arabe (Ithmid).
Le minéral le plus connu contenant de l'antimoine est la stibine mais on trouve également l'antimoine dans la bournonite, la chalcostibite, la boulangerite, la stibiconite, la sernarmontite, la valentinite, la kermésite, etc.

Le chrome, le cobalt et le nickel :

Ils peuvent être à l'origine d'allergies, ce qui a eu comme conséquence un débat sur la composition des nouvelles pièces euros à la fin des années 1990. Ils sont à l'origine de la plupart des allergies aux bijoux (plaques rouges, démangeaisons, irritations, etc).
Le chrome est fréquemment à l'origine d'eczéma lié à une allergie, notamment localisé aux mains, suite à l'utilisation d'outils au chrome (maladie professionnelle typique).

Le cuivre :

C'est un excellent conducteur thermique d'ou son utilisation dans les ustensiles de cuisine. Mais le cuivre s'oxyde et se sulfate au contact de l'air, d'ou la formation de "vert de gris", carbonate hydraté de cuivre, substance, elle, très toxique…
Le cuivre se retrouve dans de très nombreux minéraux, généralement très colorés. On peut citer l'azurite, la malachite, etc.

Le fluor :

Le principal minéral contenant du fluor est la fluorite. A dose adéquate, le fluor est utile pour l'organisme humain. On retrouve le fluor dans le dentifrice car il a la propriété de durcir la surface des dents. Nos dents sont composées d'un minéral, l'hydroxy-apatite. Au contact du dentifrice, le fluor de celui-ci transforme superficiellement les dents en fluoro-apatite, minéral plus résistant. Cependant, à dose plus importante, le fluor est toxique, d'ou la mention d'une limitation d'utilisation sur les tubes de pâte dentifrice pour blanchir les dents. Le fluor se fixe aux os provoquant des lésions ou des dommages aux nerfs. Encore une fois, tout est une question de dose et d'utilisation…
En pharmacologie, dans certains cas, l'adjonction de fluor à une molécule médicinale modifie, renforce ou prolonge l'action de celle-ci. Ceci est peut être la conséquence de la forte électro-négativité de l'ion fluor.

L'or …

Il n'est ni toxique, ni à l'origine d'allergie ou d'intoxication professionnelle…
A consommer sans modération donc…

Frédéric Delporte

Article réalisé pour le guide de visite de l'exposition-bourse "Fossilium" de Villeneuve d'Ascq, en complément de l'animation et exposition didactique sur les "poisons minéraux et biologiques" réalisée par le centre anti-poison du CHR de Lille, en novembre 2003.


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La géologie est la science qui traite de la composition, de la structure, de l'histoire et de l'évolution des couches internes et externes de la Terre, et des processus qui la façonnent. La géologie est une discipline importante parmi les sciences de la Terre. Associée à des méthodes de datation radiochronologiques et des études de météorites, elle a permis de déterminer l’âge de la Terre, que l'on estime actuellement à 4,57 milliards d'années. Elle intervient, en même temps que la géophysique appliquée, dans la recherche et/ou l’exploitation des ressources naturelles notamment le pétrole, le charbon, les minerais, les pierres précieuses et semi-précieuses et l'eau. Dans son acception actuelle, le terme géologie fut utilisé pour la première fois en français en 1751 par Diderot et créé en italien en 1603 par Aldrovandi. Le mot géologue est utilisé en 1799 par Jean André Deluc ; il fut fixé l’année suivante par Horace-Bénédict de Saussure.

La minéralogie est la science qui étudie les minéraux. Un minéral est une substance formée naturellement, généralement inorganique, exceptionnellement organique. Un minéral donné est caractérisé par une formule chimique et une structure cristalline, c'est-à-dire respectivement par la nature des atomes qui le composent et leur agencement dans l'espace. La minéralogie concentre les diverses approches d'étude des minéraux sur ces bases théoriques.

La paléontologie est la science qui étudie les restes fossiles des êtres vivants du passé et les implications évolutives de ces études. Paléontologue au travail. Patience et minutie sont deux qualités indispensables au paléontologue lors de la mise à jour et l'étude des fossiles. Les muséums d'histoire naturelle jouent, avec les universités un rôle majeur dans la conservation des collections et leur présentation au public.On distingue deux principales formes de paléontologie :

La paléontologie systématique : son objectif premier est le développement de phylogénies sur la base d'observations scientifiques. Pour le néophyte, la paléontologie s'arrête souvent à cette seule partie descriptive des fossiles.

La paléontologie générale ou fondamentale : les paléontologues s'intéressent alors aux problèmes généraux dégagés par la démarche systématique, aux associations entre les êtres vivants disparus et/ou actuels, à leurs évolutions, bref, à l'évolution au cours des temps géologiques.
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