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M . < * 'H .Gérard ENRICO Contribution a la connaissance de la radiolyse des Glucides : ETUDE DE LA FORMATION DE L'ALDEHYDE MALONIQUE AU COURS DE L'IRRADIATION GAMMA DU GLUCOSE THESE DE a™ CYCLE DE CHIMIE ORGANIQUE 1974 UNIVERSITE DE DROIT. D'ECONOMIE ET DES S< IhN'.ES AIX-MARSEILLE III Faculté des Sciences et des Techniques de Marseille .centre de Saint Jérôme . COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE Centre d'Etudes Nucléaires de Cadarachc Département de Biologie Service de Radio —Agronomie

ETUDE DE LA FORMATION DE L'ALDEHYDE MALONIQUE AU COURS DE

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Page 1: ETUDE DE LA FORMATION DE L'ALDEHYDE MALONIQUE AU COURS DE

M lt bull

H

Geacuterard ENRICO

C o n t r i b u t i o n a la connaissance de la r ad io l yse des Glucides

ETUDE DE LA FORMATION DE LALDEHYDE MALONIQUE AU COURS DE LIRRADIATION GAMMA DU GLUCOSE

THESE DE atrade CYCLE DE CHIMIE ORGANIQUE

1974

UNIVERSITE DE DROIT DECONOMIE ET DES Slt IhNES AIX-MARSEILLE I I I

Faculteacute des Sciences et des Techniques de Marseille centre de Saint Jeacuterocircme

COMMISSARIAT A LENERGIE ATOMIQUE Centre dEtudes Nucleacuteaires de Cadarachc

D eacute p a r t e m e n t de B i o l o g i e Service de Radio mdashAgronomie

bullnu

pnlentxc agrave la

lAcuiTi i-r xiiiNni- irr ws Tia^iQi1 DE LUNIVHFSIIuml

HI lW^iT I)ICNM]I IT PIS SCILXCLS AIX-VUISMIIJ i n

[gtbull

Krard lUG)

pcur oblcir le t i t r e de Docteur dc 3deg cycle

spC-ci- 1 iIcircC- OlIMlil 0GVKyY

Contribution agrave la connaissance de ltgt radioiysc des glucides

lTUD- Hi L KWVAT10X DI LALDlillYDi MUCMPUF All COJS

m LJKKAMATION DU JUCOSE

soutenue l e 7 ju in 197-1 devant l a conmission dmcaircn

Monsieur le Professeur J METZGIIcircR

Monsieur l e Professeur D GAGNAIRE

Monsieur le Professeur B NAEGELL

Monsieur G BERGER

Je tient agrave -ei^-ciei -omiuiA P GiCPltJ VI ltCgt7fAUH de laccueil quil ma Keacutesesueacute dani ien ACAvice ainhi ccedilu ontiCLii LSMHT-LLBC cou te groupe duquel il ma eacuteteacute frici cuiliakle de tJi----if fcl

Mes iumlicjrecicrltejplusmnti vont eacuteg^lerent agrave eiiiexLM

JtLUGLR VCAGM1FE BtAEGELi GBERGER

qui ont accepteacute du AicgcA au juAy

J e tieri acirc ciptocirciic-iuml ira KtconnaLliiarcz agrave Uomiamt EMMOCIL pou teA ugravencrbabZci comgteipoundamp quil ra podiouecircgt e-t agrave torjie^i GLLC-

pouA laljrabic attention quil a accoldeacutepoundagrave mon tAavail duAoU deux KTKV

Enampin Il mzit ampiegravei agteacuteable de ta-pctcA que texte Tke-ie bull fiait jaaali pu eacute t t e piecirciejitce ampagtugt laide quotidienne et bienveillante -bull mei camaiiadti de travail

- 1 _

IHTRUcircDUCTIO

La production accrue daliments et la neacutecessiteacute dune zorzor-

vatior en vue de leur distribution pose un problegraveme aigu Les meacutethode

traditionreles (seacutechage sa aiso fumage froid marinade steacuterili-

satioi thermique emploi dantiseptiques) preacutesentent des ircorveacuterior-bull bull

diminution des proprieacuteteacutes nutritives alteacuteration des proprieacuteteacute c-r -

rolertiques utilisation passive dadditifs chaicircne de froid rcrti bull

Les possibiliteacutes de deacutesinfection de stabilisation et de ce -- -

vatior des denreacutees offertes par les radiations ionisantes peuvent ~J -

vrir la voie agrave des applications industrielles Lirradiation r reacutes-nt--

nctannent 1avantage de deacutetruire les niereacuteorganiseacutees sans eacutelevacirctit d-t

tempeacuterature et agrave 1 inteacuterieur dun emballage et anche ce qui eacutevite I bull=

recontaminacirctions ulteacuterieures De nombreuses eacutetudes ont deacutejagrave eacuteteacute entreshy

prises sur les viandes [1] les oeufs [2] les ceacutereacuteales L3]- les poisshy

sons igt] [5] les fruits [6] e t c

Laliment irradieacute est cependant le siegravege de reacuteactions chimi p e-pound

pouvant eacuteventuellement produire des composeacutes toxiques- Il est de ne-

neacutecessaire deacutetudier linnocuiteacute du traitement

Le groupe de radio-conservation des denreacutees Service de fiadio-

agronomie du Centre dEtudes Nucleacuteaires de Cadaracicircie a pour objectif

deacutevaluer lefficaciteacute et linnocuiteacute de lirradiation daliments pulshy

veacuterulents pour lesquels la mise en oeuvre des proceacutedeacutes classiques de

pasteurisation ou de steacuterilisation par la chaleur a des conseacutequences

neacutefastes sur le goucirct la couleur et surtout la structure Les indusshy

triels ont donc tendance agrave utiliser des produits chimiques dont la

gamme est tregraves eacutetendue (oxyde dethylene oxyde de propylene anhydride

sulfureux chlore etc) La geacuteneacuteralisation de lecploi de telles subsshy

tances a dailleurs conduit les instances nationales chargeacutees de la

santeacute publique agrave prendre des mesures restrictives [7]laquo

Les recherches du l a b o r a t o i r e ont rcortret que l e dosa^-p IP I

pound--y~Tgt rrilcriquc _bdquoi a ie c o n s t i t u e r un noyer simple e t sucircr pour deacuteceshy

l e r l i r r a d i a t i o n de lairidon 26] Ce t e s t a d a i l l e u r s eacute t eacute appliqueacute

avec succegraves dans l e cas de l i r r a d i a t i o n du l a i t [27 2 8 ] de l a c e l shy

lu lose [29] des viandes [30 31] e t des oeufs [ 3 2 ] Parmi l e s p rodui te

radioforrres i d e n t i f i eacute s au l a b o r a t o i r e aldeacutehyde fornique [ 1 1 ] peroxyde

dhydrogegravene [12] g lucose mannose f r u c t o s e iibcsc egrave ry th rose a r a -

b inose xylose [13] acide formiquu [ 1 ^ ] l a l d eacute h y d e nalonique revecirct

a i n s i une importance p a r t i c u l i egrave r e L eacute tude de sa formation au cours de

l i r r a d i a t i o n de l amidon de maiumls a eacute t eacute e n t r e p r i s e [ 3 ^ ] E l l e p reacute sen shy

t a i t d a u t a n t p lus d i n t eacute r ecirc t que c e r t a i n s meacutecanismes de r ad io lyse du

glucose avaient deacutejagrave eacute teacute proposeacutes [27 28 3~~raquo

Cependant ci lamidon est un aliment simple cect

chimique complexe Il sagit dun poly (anhydre ^-C glucampryrari

D giucopyranose) brancheacute en 1-C de poids -noleacute-culaire eacuteloveacute bull

deacutefini et dont la longueur de chaicircne et le nombre de hramprTIumlo-e

pendent de la nature de la ceacutereacuteale et dans ie cas d rr- iumls do

rieacuteteacute du degreacute de maturation du grain du moae d extraction o

11 est apparu neacutecessaire deacutetudier ce meacutecanisme dampbcrd r lo

le glucose ruu dextrapoler aux dimegraveres (rraltG o ijoro co

biose) au trimeacutere (rraitotricso ) r uis en fir bull i arri -

Cest le sujet du travail exposeacute ici

- J -

PRINCIPES

- isz RAIAIICQ ICMSAMKG

Lei v---i t ic- cCv JNi -ie peacuteriode gt3 ars correspond -i 1 C- rz i mdash

- bullbull iri JV I-i = iocircrercie OjiOy MeV pratianerent absorbeacutees rucircr bull

-re c io hot or J - C-ie-rj-ie ijy ct gt 7 MeV Rappelons que

i icircc -obait C-TC dars tout 1 bull espace 2x3 7 bull Q 1 deg photons d -Line t uis-

e t --ale i2 0 milliwatt Lea aouives employeacutees (12 000 et 2 000

s- bull crs bullbull DS estais orrojcrieit -ioC 1 aec L uiasarcec do

crre-err se -C et agraveC wattlaquo

Leacutenergie est absorbeacutee celer trois processus geacuteneacuteralement doshy

ts en terrres de probabiliteacute dinteraction dun photon incident avec

atorre Leur irrLpcrtance relative varie avec leacutenergie du the tor et

numeacutero iv-ie Z des atones composant le milieu irradieacute (fig )

Leffet photoeacutelectrique correspond agrave labsorption totale du photon

incident par le nuage eacutelectronique de latome rencontreacute provoquant

leacutejection dun eacutelectron animeacute alors dune eacutenergie eacutegale agrave celle

du photon diminueacutee de leacutenergie de liaison de leacutelectron Il est

preacutepondeacuterant dans les milieux agrave numeacutero atomique eacuteleveacute irradieacutes

avec des photons de faible eacutenergie (E lt 05 MeV)

Leffet Compton traduit leacutemission dun eacutelectron et dun photon seshy

condaire dans le cas ougrave leacutenergie de liaison eacutelectron-noyau est neacuteshy

gligeable devant celle qui anime la particule incidente Il est preacuteshy

dominant dans les milieux agrave numeacutero atomique faible irradieacutes avec

des photons deacutenergie intermeacutediaire

Leffet de Paire conduit enfin agrave la mateacuterialisation du photon par

creacuteation dun eacutelectron et dun positon

EFFET DE MATERIALISTIC

ffET COMPICN

hs

fig1 - Repreacutesentation graphique des divers effets en fonction de leacutenergie des photons incidents et du numeacutero atomique z du milieu irradieacute

- 6 -

Cette conversion deacutenergie en masse neacutecessite une eacutenergie deux fois

supeacuterieure agrave celle associeacutee agrave un eacutelectron (MCT = 05 KeV) Il

r est artiiuerert observeacute que dans les ni lieux agrave numeacutero atomique

eacuteleveacute irradieacutes avec dej photons deacutenergie supeacuterieure i 10 Ne V

C est leffet Corto lui est preacutedominant au cours de 1 irradi a-

tic bull_bull s aiirerts constitueacutes essentiellement d oxygegravere d arote de

jaL-ro et d Vvagraverzccedilc-ye composeacutes i numeacutero atomique faible Le rayoiumliicircc-

rert agrave b degCo dont leacutenergie 133 et 11 HeV est tregraves nettement infeacuteshy

rieure au seuil deacutenergie dactivation voisin de 10 MeV nentraicircne

jamais de radioactiviteacute induite Son action consiste agrave arracher d^r

eacutelectrons au milieu et = porter certains atones da de eacutetats ex-iteacutes

Lorsque leacutenergie dexcitation deacutepasse certaines limites - bull bull lt -

ture des liaisons covaientes entre let atomes et formation ni

libres Ceux-ci eacutevoluent ensuite pour donner des produite laquot-ub c

sort les produits de radiolyse Cest leacutetude de cette derniegravere eacutetape

vui est entreprise ici dans le cas de laldeacutehyde maionique

II - USITSS DOSIMETRIC

Tous les effets produits par les radiations ionisantes nui sont

susceptibles decirctre mesureacutes quantitativement peuvent ecirctre la base dune

rreacute tho de dos ineacute t ri que -

La mesure de lionisation de lair a eacuteteacute utiliseacutee pour la deacutefishy

nition de leacutenergie eacutemise Le roentgen est la quantiteacute de rayons X ou y

telle que leacutemission de particules qui lui est- iszzzilc dans 0001293 g

daii jjruvoque plusmne transport de 1 Ues deacutelectriciteacute de signe quelshy

conque 1352 ou la formation de 29-109 paires dions par cm 3 dair sec

Cependant toute leacutenergie traversant un milieu nest pas absorshy

beacutee et de plus il nest pas possible de mesurer lionisation produite

dans un solide Ainsi on a deacutefini luniteacute de relation absorbeacutee le

rad qui correspond agrave la dissipation de 100 ergs ou 2k 10~ 6 calories

dans un gramme de natiegravere [36] Dautres uniteacutes ont eacuteteacute creacuteeacutees (Rep

Re-m) elles sont fondeacutees sur limportance de leffet produit dans le

milieu reacutecepteur en biologie cela correspond agrave leffet destructeur

En annexe on preacutesentera quelques exemples deffets sur lorganisme afin

- 7 -

dillustrer les moyens de protection indispensables lorsouon manipule

des eacuteleacutenents radioactifs Les principales uniteacutes seront rappeleacutees sur

un tableau Nous utiliserons le rad canuse uniteacute de dose ainsi que sec

multiples krad = 10rad 1 Hrad = 10 rad Une mecircme dose pouvant ecirctre

distribueacutee plus ou moins rapidement la notion de deacutebit de dose traduit

1eacutenergie absorbeacutee par uniteacute de temps Il est proportionnel agrave la puisshy

sance de la source utiliseacutee et varie en fonction inverse du carreacute deshy

lagrave distance qui seacutepare la source de leacutechantillon

La mesure de leacutenergie absorbeacutee nest pas effectueacutee calorirrieacutetri-

queaert en raison des faibles quantiteacutes de chaleur deacutegageacutees rais gracircce

icircraquo une reacuteaction radiochimique particuliegravere la conversion de Fe en

-0 krad- Loj icsej sjiumleacuterieures sont mesureacutees par extrapolation

bullV - C mdash raquo laquos bull H0 bull laquo bull 0

Fe f OH -Fe+1 + OK

F e + + + H0= m~ Fe bull H0 2

OH + H + raquo- HjO

H0~ + H raquo- HJOJ

III - DOSAGE PS LALDEHYDE MALONIQOE

La meacutethode faisant intervenir lacide thiobarbiturique nous est

apparue la plus satisfaisante

Laldeacutehyde malonique (AH) peut ecirctre doseacute par colorimeacutetrie [33]

en utilisant sa proprieacuteteacute agrave reacuteagir sur le malonylthioureacutee ou acide 2

thiobarbiturique (ATB) en ailieu trichloracctiqu^ pour donner un complexe

absorbant agrave 532 n-m (fig- 2 )

- 8 -

1 _

DO

I

v_ 4 9 0 532 Longueur

donde nm

fig 2 Spectre dTabsorption en lumiegravere visible du complexe Aldeacutehyde maIonique Acide thicircobarbiturique

- 9 -

LAT^b se p reacutesen te sous t r o i s formes tautomegravercs

O OH

HsL --OH

O HjJ-^X-H

Selon Percheron [raquoQ] laldeacutehyde malonique reacuteagit sous sa forme eacuteno-

lique CHO - CH = CHOH pour conduire au composeacute suivant L ^ ]

9 ^ N-^CH CH CH^S

En revanche Mesnard et Devaux [2] proposent une aut^p formule

CHOH QH ^H OH

HSW k sK Js H ^O^ ^ O

Nous ne nous sommes pas attacheacute agrave deacuteterminer la structure exacte du

complexe mais nous avons veacuterifie quil se formait effectivement que

lon utilise laldeacutehyde malonique du commerce laquou bien laldeacutehyde ma-

lonique de deacutegradation du glucose- Par ailleurs on a montreacute que deux

moleacutecules dATB reacuteagissaient avec une moleacutecule daldeacutehyde malonique

ce que nous avons veacuterifieacute par gravimeacutetrie

Le produit de la reacuteaction est un pigment rouge speacutecifique son

spectre visible nous lavons dit preacutesente un maximum dabsorption

optique agrave 532 nra ainsi quun eacutepaulement agrave h$Q nm Dans les conditions

utiliseacutees la reacuteaction est complegravete avec 2 ml de reacuteactif (fig- 3)i

apregraves 30 minutes de chauffage agrave 60degC Elle nest pas ou peu perturshy

beacutee par la preacutesence de glucose en concentration molaire (fig 4) La

densiteacute optique agrave 532 nm est proportionnelle agrave la concentration inishy

tiale daldeacutehyde malonique

Dans une solution inconnue la teneur est mesureacutee par comparaishy

son avec une courbe de reacutefeacuterence (fig 5)bull

fig 5 - Influence du volume de reacuteactif (ml) neacutecessaire pour doser 2 ml dune solution 10 - s daldeacutehyde raalonique Volume total constant (h ml)

laquoM CO m

o ci

1

s

1

s

30 60 Temps de reaction mn

fig4 - Influence du temps de chauffage agrave 60C sur la reacuteaction Aldeacutehyde malonique - acide tbiobarbiturique

bull en labsence de glucose bull en preacutesence de glucose (molaire)

fig 5 ~ Variations de la densiteacute optique agrave 532 nm en fonctiua de la concenshytration initiale en aldeacutehyde malonique

- 13 -

Le coefficient dextinction moleacuteculaire e agrave 5J2 nm est tregraves

eacuteleveacute (56 10amp m - 1 cm - 1) Lee quantiteacutes mesureacutees pourront ecirctre tregraves

faibles ce qui est dailleurs le cas dans le glucose iiradieacute (de

lordre du Mgg)

IV - ISOLEMENT ET PURIFICATION DU COMPLEXE

En raison des tregraves faibles quantiteacutes daldeacutehyde malonique preacuteshy

sentes dans le glucose irradieacute cette eacutetape dans notre travail a deshy

mandeacute une mise au point particuliegravere

Laldeacutehyde malonique est seacutepareacute par evaporation sous pression

reacuteduite puis condenseacute dans un piegravege agrave azote liquide Le complexe est

ensuite formeacute par action de 1A1B et est purifieacute soit par cristallishy

sation soit par chromatographic sur colonne de cellulose Les technishy

ques opeacuteratoires sont deacutecrites dans le dernier chapitre

V - INDICATEURS NUCLEAIRES

Leacutetudedu meacutecanisme de radiolyse a eacuteteacute effectueacutee en utilisant

lisotope l 4 C introduit seacutelectivement en position 1 ou en position 6

La fraction de moleacutecule ainsi singulariseacutee peut ecirctre mise en eacutevidence

dans laldeacutehyde malonique purifieacute On pourra suivre ainsi le devenir

des atomes de carbone du glucose

Le glucose 1C 1 est preacutepareacute au laboratoire des radioeacuteleacutements par

action du cyanure de sodium Na - 1 4C s N sur le D arabinose le glucose 1 4 C 6 est obtenu agrave partir de cyanure de potassium K - 1 4 C = N sur lal-

do 5 0 (1-2) isopropylidegravene D xylofuranose

Le l e est eacutemetteur de rayons P peu

eacutenergeacutetiques facilement ralentis par

la matiegravere

Deux techniques de comptage ont eacuteteacute

utiliseacutees

le fortes activiteacute-

ou ctto-iej ave bull le (

-i fi o de lcrdre de --ra ltbullbull bull bull

bull c irraiieacute o y-lu t io let- CciarM )

le L- a l rriir en eacuteteacute neu1 bull

La --J bull bullltbull bull deacute te Leur ct aicr^

de ratire la r-j en-- iu i- bullbull te-jr rest pi s rroorcrro 0

la _aiteacute deacutercjeacutee (fi lt-bull)bull -cue avorc utiliseacute acirciis ce c a le

courtage or ucintiiiatio liquide Ici leacutererrie de radiatic-r S

r es t ccedilaj eacuteiTise dans 1 eipa-e v - rs L r de lecteur mais trans f eacute r-icirce

ar ienisatic - un olvait jcintillaieur rinaire qui retourne ~lt

leacutetat forianental er eacutenettat uu -uartur de iurriegravere ex-itart agrave

i tour un solvant scintillateur secondaire Les rnotons ue proshy

duit ce dernier en revenant agrave son eacutetat fondamental arrachent des

eacutelectrons agrave une rhotocathode creacuteant une impulsion electric- qui

est ensuite amplifieacutee- La r_reseree ugrave un corps absorbant une- grande

partie des photons lumineux se traduit par une diminution consideacuteshy

rable du rendement de comptage (fig ) Cest le cas du complexe

de laldeacutehyde naloniaue avec lATB Afin de supprimer cet effet de

quenching on brucircle les eacutechantillons radioactifs dans un four

sous courant doxygegravene Le gas carbonique 1 4 C 0 _ raquo=t piege ^laquor xa

rheacuteyiuml^i5thylaiAcircne et le carbamate incolore ainsi formeacute peut ecirctre

traiteacute directement en scintillation liquide

4 C Les activiteacutes speacutecifiques As = sont exprimeacutees

4 C + l S C i a C dans l e s deux types d expeacuter iences en nombre d impuls ions par mole e t

par dix minutes-

fig 6 Influence de le quantiteacute duiiumle solution 10 M daldeacutehyde malonique eacutevaporeacutee sur le rendement de comptage dun appareil GM

- 16 -

o 05 rng de matiegravere froide ajouteacutee

fig 7 - Diminution du rendement de deacutetection en scintillation liquida en fonction de la quantiteacute de complexe color non radioactif ajouteacute agrave la solution

Mais le fait dintroduire un marqueur radioactif dans u

-icircgt- L-icirct-gtTo ire radiolyse interne qui sajoute agrave celle rov

irradie tiu Ceci rous aregravere donc agrave faire une correction ^ bull

ltbull a- ti vite eacuterif i-e cor res oidart agrave la seule irradiation cz

NY-u a bullbullbullbull- ai srd Tx-ur i aldeacutehyde calonique provenant de la

Jicije u- ~amp-re ex teacute rieure - loue avorr ensuite mesureacute laldocirc

-rirjo total la difference CJS done laldeacutehyde produit ar

j- o cxti-rrc- ojle Cclt activiteacutes sccedileacutecifi--es sont rarpcrtO--

a- k-l-o J e deacute art

I _ MISS EN EVIDENTE DE LALDEHYDE KAgraveLC-IQUE DAiiS LE bullbulliLIXOSE

IRRADIE DEFIITIC- DEQ SSLX EFFETS DE RAiI0LIuml3E

_e Rf de rci^raticn Jr euii iideg do jiiico doc ^om lox^j OL tbull-

bullbull partir du glucose irradieacute ot ie laldeacutehyde maloi ue teme-i ot

E cur re de rar sa forme eacuteioiiie laldeacutehyde raicirc oriie ab~

crce e lumiegravere violette [5^]- Le r ax i mur d abc or tier 01 milieu bashy

sique e iue = 2c m ( roeiTirieri d exi tion moleacuteculaire

27 0 ~ cm - 1 j et agrave 2HH r~ cr mille aide Le spectre Itruviclet

du glucose bullrrayieacute preacutesente les mecircmes caracteacuteristiques (fig- 9) raquo alors

que le glucose teacutemoin nabsorbe pas dans cette reacutegion

Ces reacutesultats montrent ue laldeacutehyde rralcniqije cet iriicc-ta-

blemert preacutesent dans le glucose irradieacute Pour les eacutetudes quantitatives

nous avons utiliseacute la mesure de labsorption agrave 532 nn du complexe ATB

meacutethode simple et reproductible

Les reacuteactions de radiolyse peuvent ecirctre initieacutees de deux faccedilons

Soit directement par distribution de 1 pijic agrave la moleacutecule elie-

i-ecircme (cest leffet direct encore appeleacute primaire) soit indirectement

par la formation agrave partir de leau de radicaux hautement reacuteactifs qui

agissent ensuite sur la moleacutecule de soluteacute (cest leffet indirect enshy

core appeleacute secondaire) La teneur en eau de lamidon industriel eacutetant

relativement eacuteleve (13 ) les deux effets doivent se superposer au

cours de lirradiation f est la raison pour laquelle nous avons eacutetushy

dieacute le meacutecanisme de formation de laldeacutehyde malonique dans le glucose

irradieacute sec ou en solution

100

30

60

40

20

i i | i i i I | i i

50

I II I I

i H laquo

150 2 0 0

i l

250 3 0 0

fig 8 Spectre de masse du complexe aldeacutehyde alouiquo icide Uiioharbitiri

Speotromegravetre ugravee masse L KB 9 000 Ocirc entreacutee direct T^ - - -itO0

ig 9 - Spectre UV du glucose irradieacute 1 - traceacute en milieu acide 2 - traceacute en milieu basique

KIVLfc JE I tKFE PfclKAcirclki

I --bull i-re C gt 0 e rroies dald--hy ie ^

(-IiiCoucirc ltt jar ireacuteccedilarad

Influence de la nature du Kaz

Le rerderent radiolytique en aldeacutehyde ra

ugraveart de la nature de latmosphegravere dans 1

glucose en cours d i rradiat ion En part i

doxygegravene n est pas neacutecessaire agrave la reacuteac

- Influence de la tempeacuterature

On nobserve pas de variations dimportance ro

tempeacuterature dirradiation dans le domaine 0degC

vancicircie au-dessous de 0degC la teneur en aldeacutehyt

plus faible comme elle lest dailleurs pour

tie des produits de radiolyse de lamidon Il bull

dans ces conditions les radicaux libres former

moleacutecule de glucose se recombinent rapidement

glucose rad -raquo-B + H recombinaiscn

T 2 50 750 125 0 Dose krad

fig 10 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde raaloiique

y^- Premiegravere seacuterie de mesures bull Deuxiegraveme seacuterie de mesures

Apregraves irradiation le glucose est dissous en concentration molaire dans de leau distilleacutee

Temp uc +00

fifjll - Influence de la tempeacuterature d malonique radioformee

bullPremiere sirie de mesures bullDeuxiegraveme ceacuterie de mesures

irradiation sur la quantiteacute daldeacutehyde

i COC L- vla _ i W

bull-bull gt - - - U - U L i bull lt

bull bull bull - bull bull _ bull bull bull c r i o y -

-aitre iuml a u t a i t i l - i inu c r t a r t e

bull- v o v - i i r- - bull - -OJ-

L ara y x gte c bull re 3i t

i V----- r e Lrv- ij a bull_bullbull-

= -irT i v ie laquoa t i t v bull- -iv J pound -bull JCI1 e r a d i o f c r r v 5 - en

_ e t (bull - r pound oa - - - o- bullbull -o i or a r n b l e e = e e l --c

a - i i ^ ] - ampl -poundbullbulllaquo OLVOL rof i - t -o r a u c-noJIcirc t i o r J e deix

bull aa- - - t - c -

- -1 bull -e - e bull r eacute cdV-rac a j x j u M e Jiuniiii tC- a t t r i -

iil v agrave bullbull t a b i i ^oi-e t i e ia i - v hyror--i- e t re I C J h y d r o -

1 bull- i-j co u t -ox Je e a u CC-J l i a i s o n s r - e r n e t t r a i e n t

AIU j a r t l e t r a f e - t ci eacute no r e i t le 3 i r o l e ^ u i e s a c t i v eacute e s agrave l e a u

t_ r icirc amp i t r e j a r t une p a r t i e de l eacute r e r r i e r e ccedil u e s e r a i t a b n o r b eacute e

r l u ^ r r Jr tur ir

ltt r a n s f e r t agrave l e a u

r a d i o l y s e

rjj-t bullbull_bull agrave e s l i a i s o n s h y d r o g egrave n e

I ig12 - Influence de deux mois de conservation de glucose irradieacute sur le spectre en lumiegravere visibleapregraves reacuteaction avec lATB 1 - Tempeacuterature de conservation + 30degC 2 - Tempeacuterature de conservation 0degC 3 - Tempeacuterature de conservation - 40degC

DO

53

2

f

05 laquo

03- ^y

01-

1 10

1 3 0

H u m i d i t eacute (

fig-13 ~ Influence de lhumiditeacute du glucose sur la quantiteacute daldeacutehyde maIonique radioformeacutee

- 27 -

Les radicaux de leau pourraient eacutegalement particix-er agrave leffet

protecteur en donnant par recombinaison le glucose de deacutepart ou

on modifiant 1 eacutevolution des radicaux mis en jeu laquoans la formashy

tion de laldeacutehyde- Cot aspect sera eacutetudieacute ulteacuterieurement avec

le rocircle des OH-

mdash U effet activateur preacutepondeacuterant aux teneurs en eau eacuteleveacuteer

correspondant agrave ce que lon deacutesigne par effet secondaire et at-

trifcuable aux radicaux de leau hautement reacuteactifs

radiation V glucose raquobull aldeacutehyde nalonique + autres produits de radiolyse

[radicaux intermeacutediairesmdashaldeacutehyde malonique + autres produits de radiolyse

f - Influence des piegraveges agrave radicaux libres

Laddition de K Br supprime les radicaux OH de leau formeacutes en

cours dirradiation La teneur en aldeacutehyde malonique est alors

constante pour des teneurs en eau comprises entre 0 et 75

g - Influence de la structure cristalline du glucose

La structure cristalline du glucose irradieacute contrairement agrave ce

qui a eacuteteacute observeacute avec laciditeacute radioformeacutee Q53]ina pas dinflushy

ence sur la quantiteacute daldeacutehyde obtenue On peut penser que les

diffeacuterences observeacutees entre les formes anomecircres du glucose ou eacuteii-

tre les divers sucres isomegraveres lorsquon effectue les irradiations

agrave leacutetat solide sont effectivement dues agrave la steacutereacuteochimie relative

des groupements hydroxyle

h - Influence de la configuration anomeacuterique du glucose (fig 14-)

A leacutetat solide le glucose 3 conduit agrave un rendement radiolytique

16 fois supeacuterieur agrave celui du glucose commercial qui est constitueacute

principalement de forme a comme nous lavons veacuterifieacute par chromatoshy

graphic en phase gazeuse des deacuteriveacutes trimeacutetfaylsilyleacutes

532 Longueur donde nm

^ i n uo-nerl re ri- o - r u ie arit-- -i a iagraveocirchyie na loni rv i i iofcrraeacute

t i^coo 0

^

CH2OH

tfUgrave Cs-^mdasho

r ~- L CHOH

HO^C 3 amp H OH

D-G111CQSE

CHOH CH2OH

anomfere (3 bull X _4Bnm_ere o-

Mar Liair-2 isotopiques

Cec cxjl-rierces nous ont conduit agrave travailler dans des corciii-

ii re ot pas rigoureusement anhydres puisque les composeacutes -

-- - o-i livreacutee er solution aqueuse Mais avec 10 dhuiriditv

-i ours lapparence physique dune poudre et la figjre S bull

ratre ue le rocircle de ces 10 est faible sur les proportion

jeacutehyde malonique radioformeacute

le coiution de glucose marqueacute (Cj ou C s ) est incorporeacutee de fa-

] lus homogegravene possible agrave du glucose froid anhydre la teneur

eau finale est de 10 le meacutelange est ensuite irradieacute agrave 0 Er-

Apregraves dissolution distillation sous vide et purification par v-

tnatographie du complexe avec lATB les concentrations en aldeacutehv

ma]onique sont mesureacutees en moleslitre par colorimeacutetrie (D0- gt

du complexe ATB) en se reacutefeacuterant agrave une courbe eacutetalon les activit

deacutetermineacutees par scintillation sont exprimeacutees en coups par 10 m

al de solution Capregraves deacuteduction du bruit de fond)

- 30 -

[As (malon)l As (glu) J A

nb coups Lactiviteacute speacutecifique As Crnalon) = des eacutechantillons

nb de moles est pratiquement constante au cours des trois derniegraveres opeacuterations

le complexe eit donc suffisamment purifieacute-

Or deacutetermine eacutegalement lactiviteacute speacutecifique As (gluj du glucose A devrait repreacutesenter la fraction dal-

JA deacutehyde malonique provenant de lextreacutemiteacute du glucose marqueacute (1 ou 6)

Cependant nous lavons vu le glucose est le siegravege dune radiolyse

i terne par les particules de lisotope radioactif- De laldeacutehyde

malonique marqueacute est susceptible decirctre produit en quantiteacutes daushy

tant plus importantes que le stockage avant irradiation a eacuteteacute plus

long Il ne perturbe pas de faccedilon appreacuteciable la densiteacute optique

agrave 532 n-m- (le glucose marqueacute est en quantiteacute neacutegligeable) mais

augmente lactiviteacute et par suite lactiviteacute speacutecifique

Afin de calculer le terme correctif du glucose marqueacute est ajouteacute

agrave du glucose froid deacutejagrave irradieacute dans les mecircmes proportions et les

mecircmes conditions que preacuteceacutedemment Laldeacutehyde malonique radioforme

non marqueacute est utiliseacute ici comme entraicircneur et on mesure lactishy

viteacute speacutecifique du complexe purifieacute que lon rapporte toujours agrave

celle du glucose pour tenir compte des fluctuations de marquage

|As (malon)|

[ AE (glu) J = B B

bull Cest en fait la diffeacuterence A - B qui repreacutesente la fraction dalshy

deacutehyde malonique formeacute par irradiation provenant de lextreacutemiteacute

eacutetudieacutee de la moleacutecule de glucose

Les reacutesultats sont rapporteacutes dans les tableaux 1 et 2

On peut en conclure que lorsque le glucose est irradieacute agrave 3 eacutetat soshy

lide agrave la teneur en eau de TO semblable agrave celle de lamidon inshy

dustriel 23 de laldeacutehyde malonique sont issus de lextreacutemiteacute alshy

coolique et 13 de lextreacutemiteacute aldeacutehydique- Aux erreurs dexpeacuteshy

rience pregraves la somme des fractions corrigeacutees est eacutegale agrave 1

Tableau ndeg 1

Glucose J C B

Teacutemoi El rradieacute

Chrolaquoatograpnie Ndeg 1 2 3 i 5 1 P 3 k 5

Concentration de leacuteluat 365 k8 bulla 237 86 155 6 81 15 x 10 mml

1er comptage corrigeacute 597 596 5gt2 258 31it 5668 2336 3152 4950 coups10 m

2egraveme comptage corrigeacute 599 ^95 53 223 30H 5658 2259 2758 52t3 coups10 mn

Activiteacute speacutecifique 1 16 12ltt 12 111 362 365 389 389 328 x 10- coupe10 mnm

Activiteacute speacutecifique 2 161 103 12 9ltt 350 365 376 3raquo0 ii 9 x 1C- coups10 mnm

Rendement total 60 33 7 E 53 20 10 E

IV ne ugravet J ^rrcc lion

ionibrc do ^oupjiO mn tour 0 rj iicoce Jo deacutepart

A c t i v i t eacute opocircciiiiue on coupunio Lev 0 ru du ^lucoiio -k iucircparl -

A c t i v i t eacute speacutec i f ique moyenne do 1 a Lileacutehy malonique p u r i f i eacute (coupanolc 10 mu) raquo t o 9

Propor t ion As mal or

AJ g l u

l-ro

Ai rrjaJu

riv

Giucoije i-C

I r r a d i eacute

Chromatographie Ndeg 1 1

2 3 lt

Concentration de leluatl 118 95 91 pound60 IS1- 1 Iuml 50 bull

1er comptage corrigeacute

2vvfi -yr-iit--

ActiviU- C- i fi

Rendement l rtaj

Terme de correction - V7fclt-

Nombre de coups10 mn pour 01 ce de gluc ose de deacutepart 9 600

Activiteacute speacutecifique en coupsmole10 mn du glucose de deacutepart 21109

Activiteacute speacutecifique moyenne de laldeacutehyde malonique purifieacute Ccoupsmolo10 mn) 45109

As malon Proportion mdash raquo 214 As glu

Proportion corrigeacutee

As maloni As malon] glu I As glu

lt 000

gt010 9

16 9 10 9

- 25 -

La moleacutecule daldeacutehyde malonique contient donc toujours soit le

bullarbone 1 du glucose (dans 12 des cas) soit le carbone 6 (dans

icirc de cac) ce qui exclut leacuteventualiteacute de formation agrave partir

de atomes t3 ou ^^5 dailleurs peu probable car elle neacuteshy

cessite deux ruptures de la chaicircne carboneacutee

- Propositions de meacutecanismes

Leacutenergie de la radiation va entre autre exciter la moieacutecylo w

TUagrave la rupture- La reacuteaction corrneicera par la scission de Is Iilaquo

son la plus faible Nous discuterons plus loin les facteurs cor c

rationnels qui peuvent orienter cette coupure initiale On peut

proposer deux meacutecanismesi compte tenu de la double origine de la

deacutehyde nalonique

a - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute alcoolique

La rupture initiale de la liaison heacutemiumlaceacutetalique peut ecirctre e

visageacutee comme une scission conseacutecutive au deacutepart dun radin

H du carbone 1 cette eacutetape endothermique neacutecessite enviroi

92 kcal

H OH 0 OK

c bull c

a (CH0H)3 (CH0H)3

S s c i s s i o n

0 CH MJrad bull CH

CH OH CH 2 OH

I glucose II

La rupture de la liaison C 3 - C 4 (83 kcal) et le deacutepart dun H

du carbone 6 (99 kcal) neacutecessaires agrave la formation de laldeacutehyde

malonique peuvent ecirctre suivis de leacutetablissement dune double

liaison C=C (-egraveh kcal) Un des radicaux (III) obtenus est un

glycol allylique On pourra consideacuterer un radical comme une

espegravece deacuteficiente en eacutelectron donc stabiliseacutee par loxygegravene-

0

copy

1 a iiflicircryde inaj -ije

bull bullbullgt i i^ i torrvid iuiro ( I I ) cnbi- ecirc t r e conf i r

ijfe e ocircviucircoicirc-cc- au la iuml ia ra to i ri- _ igt5] i a c ide 5

iquucirc (VI)

- 3 -

O CH

C

(CHOH)

I H r ~ CH

I Ciyii

I I

0

b - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute aldeacutehyacirci^-jg

Le deacutepart dur hydroxyle OK neacutecessite jie eacutere celle de la rupture de la liaison C mdash O heacuteria

Lattaque en C a est susceptible de conduire agrave selon le processus suivant compeacutetitif du preacute^

H 0--

-C

H C ^ OH

(CHOH)

I CH

ad

O CHjOl c_oi

I VII

- amp -

Apres coupure C3 mdash C4 et reacutearrai pounderrciit (^ kcaiuml )

H OH ii

iC mdash OS

CKOE

0 Ci

CiiOK

VII

Ciijugrave

VIII

i-aldeacutehyde iralcnirje cet obiom r ar hyagraveroiv^c -io bullbull

du dosage en milieu acide

- mdash c

CHO

0-0-

CHO f

r-CKO

aldeacutehyde malonique

Remarque On peut envisager aussi daboutir agrave la forme eacutenolique de

lacetal daldeacutehyde malonique cependant leacutenergie neacutecesshy

saire est supeacuterieure (19 kcal)

- 39 -

H 0

i C

| 1 HC

J -CHOH

CHOIi

1

CH

CB^OH

Examinons agrave preacutesent comment ce5 icirc pothegraveses saccordent avt-j It-J

variations observeacutees de rendemen radidytique en fonction des

conditions dirradiation et des aracteacuteristiques du glucose

mdash La preacutesence doxygegravene nest y -bull neacutecessaire pour lexplicatio

des deux meacutecanismes elle nu pas non plus dinfluence sur la

quantiteacute daldeacutehyde malonique ruiioformeacutee-

mdash La constance du rendement radiolytique en fonction du deacutebit de

dose deacutecoule de lobservation preacuteceacutedente les pheacutenomegravenes de

diffusion gazeuse (0= par exemple) nintervenant pas

mdash Il est difficile de relier les variations en fonction de la temshy

peacuterature dirradiation aux hypothegraveses eacutenonceacutees Si certaines

eacutetapes sont endothermiques dautres produisent de leacutenergie et

le bilan global doit ecirctre sensiblement nul puisque la concentrashy

tion daldeacutehyde malonique reste la mecircme entre O^C et 8odegC Or

les meacutecanismes a et b sont endothermiques Il na pas eacuteteacute tenu

compte des eacutenergies de reacutesonance qui peuvent stabiliser certains

radicaux (allylique en particulier) ni du facteur entropique

De plus le couplage avec dautres reacuteactions se faisant sur laushy

tre moitieacute de la moleacutecule est susceptible dapporter une partie

de leacutenergie neacutecessaire

bull b orvi- or 1er f a ib l e s irvv iri

rrv c i a eXfo i i Un-- i

bull bull i i i la x uvvc ceux AcircQ l - a H

j-t J iecirc^oxygl jTOise ai iJe kl ucircri bull

bull_bull bull-bull riri e reacutejerlto i t rbr

gtil - c K ^ e r t j cur ie tcie- er

et t ai a i J i t io ie c ^e bullbull t cera

c- F L( raquogtpound-huxi-- raquo j bull -e ieiJ ^orif or-

i -rtiiej ont r eacute a c t i v e s avi-c Loorr

iil io ia-icirc lec o rb i t a l e Libres de^

a^ u c t raiwar t ir a r a l l egrave l u a avec la

i L bull - o^c r--^le alt f l u^e ^ouc-

i- bull-bull - bull riabullbull- f ac i l i t e - d ouve r tu re

i-- a r j bull i bull s i o n acircani - anonegravere B uc

-ic- ccriit e offot i jr rcr-ierrert

fii- -ltbull - ircrta

g bullltx

v

0 0 n

R

lti o ^ v ~rv

0 0 B

I

A C F sont reacuteactives B D E sont inertes [55]- Incorporeacutees da

un cycle agrave 6 centres At B C conduisent aux trois conformations

dun composeacute anomegravere amp dont 2 sont reacuteactives D et E corresponde

agrave une forme o non reacuteactiveraquo dautre part S ne peut repreacutesenter -

cycle pyranose

0 -o-

1 I

CHjOH

etegravese dne attaque sur le carbone en position 2 dans le

iiicircre b est confirmeacutee par la quantiteacute daldeacutehyde malonique

formeacutee dans le glucose le galactose et le mannose En ef-

la corfiguratior anomeacuteriaue de ces trois sucres est iden-

(fcrne bullgt largement preacutedominante) et on peut penser que la

--ipatier au premier meacutecanisme est semblable La position de

roxyie e imposeacutee par lencombrement de CH sOH est eacutequato-

pcr ie glucose et le galactose et axiale pour le marrose

ior poundeacutereacuteraiemeit plus labile Expeacuterimentalement le mannose

it i uicirce quantiteacute daldeacutehyde ma ionique supeacuterieure agrave celle

oacirce et au galactose

Sriverraquo les conformations preacutefeacutereacutees

Glucose

OH en 2 equatorial OH en 2 axial

Or

OH en 2 equatorial

- lto -

Extrapolation aux polymegraveres

Les rendements radioly tiques rapporteacutes comme luniteacute deacutenergie le

rad agrave 1 gramme de matiegravere irradieacutee de deux polymegraveres le maltose

et le maltotriose sont intermeacutediaires entre ceux des formeacutee raquo ot

S du glucose

Or la conformation de la liaison glycosidique est ogt dans les deux

polymegraveres celle du reacutesidu reacuteducteur est principalement 5 (veacuterishy

fieacutee pour le maltose par chromatographic caseuco des deacuteriveacute- trishy

meacute thy 1 silyleacutes) Il semblerait donc qo tous les groupements arhy-

droglucose sont sensibles agrave leffet primaire -uils soient initia

lerert libres ou inclus dans une chaicircne gluconidique Dailleurs

dune part les meacutecanismes proposeacutes plus haut ne mettent pas en jeu

le carbone dautre part la diffeacuterence de position de 1 hydro-

xyle en t dans le glucose et le galactose eut sans influence On

doit donc tendre pour lamylose au mecircme rendement que le glucose -gt

tableau 3

ciyni CcedilH2OH

S OH A OcircH

Types de polymerisations de lamidon

amylopectine

)H OH Glucose 3 I rcsidu

^

llltlH 2 reacutesiduraquo

Kaltoeriost 3 reacutesidus

CBjO

deg J

C H2deg

CH20H CHjOH a l l o a o laquo I t roae

CHO

CH20H r i b o s

g l u c o s e

CHO

VII o mannosfl

CH 20H CH 20H CH 20H CHjOH guloae idoso galuctose taloiraquo

x y l o e c CHjOH

l y x o s e

CHO

t CH2QH

tfrytbro se

CH20H t h r eacute o s t

h Cil 20H

a l d eacute h y d e g l y c eacute r i q u o

Configuration dos ALDCSi-

- i7 -

III - ETUDE DE Lbull EFFET OcircECOJJD SE

L eacutetuje de la formatior daldeacutehyde rca Ionique agrave partir de sucirclu-

io do flu cosy a --to rrotiveacute- ir lo fait que dans 1aridor irdusi-

rou 1 avjii Jit ue -juantit or neacutegligeable deau est vrais erb la io

rcrt ro^ onsable cor me dans bullbull glucose hydrateacute d ure partie de ce - bull

-oliiL- ISMre part u - caioiC avait eacuteteacute proposeacute r-ar J ~ he r

bull Tit ^oj j t il eacutetait inter-- ant do -eacuterifier ses hypothegraveses

Le poundj ucose cet irradieacute sauf speacutecification cor traire raquo sr s-gtlu-

lion aiueuse agrave la concentra tir de C M i tempeacuterature ordinaire bull-

bull reacute seiee dair ei r la dose bullbull C i Mr ad-

Les quantiteacutes daldeacuteh malonique formeacutees sont alors beo-cou

Lus importantes aue celles et rveacutees lorsque le glucose est irradieacute

bull- leacutetat sec Cette diffeacuterence s t due agrave la tajue des moleacutecules de

jeluteacute par les radicaux radioft -es de leau (effet secondaire)

- La radiolyse de leau

Le meacutecanisme de formatio des radicaux libres de leau est encore-

incertain Toutes les th lories partent cependant de la repreacutesenshy

tation suivante de lionis- lion

rad +

0 raquo- iiuml30 + e

Ces deux espegraveces peuvent se recoisbiner et provoquer la coupure de

la l iaison 0 mdash H

e + ^ 0 + ^ H + OH

ou reacuteagir sur l eau [55 agrave 57

e + H_0 - OH + H

H^O + ItjO ~ H a 0 + + OH

H30 + OH m- 21^0

e + Iuml^O ^ H + OH

Enfin les eacutelectrons peuvent ecirctre rapidement hydrateacutes ( 1 0 - 1 1 sec) [5S]

e raquo- e~ Therm raquobull e~ aq

- i(8 -

Les espegraveces initialesreacutesultant Je lionisation de leau sont

donc H OH e~ aq

Dans un second ter-ps -lles peuvent engendrer des espegraveces moleacutecushy

laires stables

IcircOH

-r OH

Lors d i r r a d i a - i o n i eai ire 1 hydrorvrnc rjcleacuteculaire e t l e erc

-yde ihydrc t e ^ r t i i p e r t rajidere t bull ne r eacute a c t i o n er chaicircne

__y agrave 60]

Hi + OH mdash HO - ii

H + IcircLO laquo- bull 0 + OH

H + ^degs ^deg

L preacutesence doxygegravene dissous de nouvelles espegraveces transitoires

ont forneacutees

H bull- 0 2 ^ H0 2

2H0 2 raquo-2iE02 + Craquo2 OH reacuteagit avec i^O maintenant en

OH + H ^ ^ H0 2 +^0 excegraves devant H^ [57

H + OK raquo- K_0 ]

Leau pure ou satureacutee doxygegravene irradieacutee conduit agrave dec intermeacute-

diaires qui en se recombinant restituent plus ou moins rapidement -

leau de deacutepart _

Lorsquune partie des radicaux OH est utiliseacutee pour reacuteagir avec ^

un soluteacute par exemple le glucose il y a accumulation de peroxyde S

dhydrogegravene -

i

- 9 -

1 i i 2 0 mdash H + Z OH

K K + 2 0 2 H 0 2

2 HO s - Kg0 3 + 0 2

2 pound plusmn j c o s e + 5 OH raquo p r o d u i t s de r a d i o l y s e

c ^ l u c o r - e + ^ H 0 + 0

La presence de peroxyde dhydrogegravene dans les solutions io r_ r

ou agraveaicircu 1urido humide ( jgt t) irradieacute a eacuteteacute er effet mcrtreacuteo

colcagraveneacutetrie [5S] Il ne provient pas du glucose- lui-mecircme r -

en trouve pas jar irradiation agrave leacutetat sec [59] [^0]

Irflueree des conditions dirradiation et des caracteacutericti -

a - influence de la dose et de la concentration

Lors des irradiations du glucose sec ruuz avons noteacute bullbullbull

quantiteacute daldeacutehyde malonique variait lineacuteairement ave bullbullbull

pari la dose dirradiation et la quantiteacute de produit irr--

dautre part-

Les caracteacuteristiques de leffet secondaire sont sensiblerie

diffeacuterentes (fig 15 et 16)

mdash Ainsi la concentration daldeacutehyde malonj icirci crnicircl i v ^

dose et tend vers une limite Aux fortes doses dirradiai c

et aux faibles concentrations de glucose on observe de

plus une deacutecroissance Ceci peut ecirctre imputeacute agrave la radiolc

de laldeacutehyde malonique ou agrave sa destruction par reacuteaction

secondaire avec un autre produit de radiolyse par exemple

aldeacutehyde malonique - raquoraquo hydroxy-alcoyl peroxyde mdash-^ acide maionicr-

En outre la formation daldeacutehyde malonique est indeacutependante

de la teneur initiale en glucose dans un certain domaine do

concentration On peut adopter pour expliquer ces variations

une hypothegravese voisine de celle de ALTMANN [61]

- 50 -

Dose (Krad)

ir 15 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde malonique agrave partir de solutions de glucose

M 1 - concentration initiale du glucose TcggF

M 2 - concentration initiale du glucose -7mdashbull 3 - concentration initiale du glucose

2D

- 51

c j CM [ C O

oj

02

10 r2 i6-i 21G1 [Glucose] mi

figlb - Influence de la concentration initiale en glucose sur la variation de la quantiteacute daldeacutehyde malonique radiofonnee (solution eau dis t i l leacutee dose 0 f5 Nrad)

o c lu

-bull M bull i f bull u - 1

r - a r - i - a w c bull 1- bull i -ni

dcc- J i r r a d i a t i o r

^ = i(UcircH k (Pbdquo ) (oH) d eacute d u i t de raquo- (lt) e t ( 3

o o r r s c Gi d u t r _ i t u

f a ~ t e u r de c c r v e r c i c r G It r e r d c n e j t e f o r n a t i o den aux Oli G 1 - D e t i c ue~- v a l o j r i u i t i a l e u du g l u c o s e e t de P

l e - r a d i c a u x d i j i a r a i s j e n t e C ~ 1 0 ocirc e c Donc

agraveOH

7 OH =

bullpoundbull ampC e t u GOH = OH ( k g l u 0 + kj P Q )

cr GOH

en r e m p l a ccedil a n t d a n s ^

dll k a G(OH)

ltD ~ k g l u 0 + k p P 0

( g l u ) on p o c e K = k a [G ( 0 H ) 1

k g l u Q + k P 0

9- ^ j j = K ( E l u ) = K ( c i u 0 - M)

- 5 -

(glu - M) = K M d H - d (8 l uo H) car gluc - constarte

= - A ducirc (eiu0 - K)

^ glu - H = C e c o

pour D=0 K=0 C=poundiu0

15- Cpoundiu0 - Hy = giuc (e gt

U M = gluc (1 - eK D)

la representation de cette fonction est donneacutee firre

La juartiteacute de produits radioforrceacutes donc daldeacutehyde maloniyue

ivor la dose puis tend vers une limite

Le- reacutesultats expeacuterimentaux sont plus complexes et aux fortec

plusmnoir lavons vu laldeacutehyde malonique est lui-mecircme deacutetruit

Un calcul semblable permet dexpliquer lindeacutependance viocirc~agrave-

de la concentration initiale de glucose

par deacutefinition on peut eacutecrire

i amp r I u l icirc k bull (G OH) 1 dH

k1 elubdquo + le P

dapregraves 8

k G (OH) 6 GM = S i uo G M = rendement de

k glu0 + kp P 0 formation de

17- agrave - -Jpound-L_ bull _Ji_ipound G H k G(OH) k glu0 G(OH)

Lorsque gluQ ^ P Q GM est indeacutependant de la concentration en

glucose

Cest le pheacuterioegravene important traduit par la courbe theacuteorique figu

et observeacute expeacuterimentalement figure 16

G i j 0

Dose

f i r - - Repreacutesenta t ion graphique de M = J 1U 0 (1 - e~ )

Glo 0 laquop Glu 0 gtP 0

fig T8 - Representation graphique de J_ k 1 kp Po gH gTOcircET (en fonction de la concentration en glucose)

k iTOcircST + k glu0

- gt -

I l faut orf i otor ro l e ra ort r^-U-hy it- ma i oni-jue radifucircrir

lt- io t-ilaquobull-bull i rr iitgt -bullbullbull ru i r --lArab L lt-ltt laquoari a gt oree

r ^ t i c bullbull f~-bull OJ-o aug^ei i c i i ^ - t -- l nvu- v irL- f a i t

bullbull bull bull L r jr t M - i - ra o^^ av-- le r - 1 -

ni bull i- rcrt v J 3 rt i ~i l i ocirc rerre CH

ave- JI k ie 16 CH M - 1 2 c 1

Lour ad ii tier avs irra-Jiatio di iie la -j-uajLiiI- daldeacutehyde ma-

loni jue (fie- ^ ) ampJ- revanche lef fc t est iwcroocirc apregraves saturashy

tion dec solutions par le p rot oxyde dazote bdquoG qui induit la forshy

mation dec radicaux OH agrave partir des eacutelectrons aqueux (fig 22)

e aq + iumli20 raquo- K 3 + 011 k = 86 1Q 3 M1 sec 1 [63]

Lespegravece reacuteactive de 1eau responsable de la formation de 1AH

es donc bien le radical OH

- 5 -

fig 19 - Influence de la concentration en glucose sur le nombre de moles dAM radioformeacutees par moleacutecule de glucose-

- 56 -

i

j

532 1

i O a 1

i 20 bull

1 i

10 lt

i

^y 2 4 6 8 10 12 Pil

fig 20 - Influence du pH dirradiaiumliOiumli sur la formation daldeacutehyde aaloiugraveque laquo (solution molaire de glucose dose 2 Hrad)

tPieges agrave OH] m

fig 21 - Influence de la concentration de divers piegraveges P -iia libres sur la formation daldeacutehyde malonique -~u - -s - lirradiation Y du glucose en solution -olcire

1 - CH3 CH OH

2 - CCH) CE OH

3 - K Br

60 -

- 5 mdash 1

51er-

f iCcedil 22 - Evol^t io le -I-ilv^- ial^1i c x ucircaii1 ormeumlegrave ^onct ion de la conceji trat icirccr uc ^IUCQJU OU preacutesence de

mdash 1 - KbdquoQ

mdash 2 - Teacutemoin eau distilleacutee

mdash 2 - CK3 CH OK

- 61 -

kcrarrie Le r a d i c a l OH ea t connu pour ecirc t r e un pu issan t cxyia

r eacute a c t i o n avec KMn04 e s t pa r exemple l a s eu l e oj i l J

j o r t orrre ur r eacuteduc teur - Dune jjianiere geacuteneacute ra l e i l

s u s c e p t i b l e d a r r a c h e r un hydrogegravene

H K

I ^ I R C mdash 0 mdash K ^ O H raquo - H C f R mdash C C

I ^ I R fi

E rrilie busiq-je i l e s t deacutecoEposj e t le r a d i c a l C

possegravede des p r o p r i eacute t eacute s semblables

OH OH mdash HjO + 0

K K

I ~ ^ _ R mdash C mdash 0 mdash H ltdeggt0 R mdash C mdash 0 + vil

I ~ I R R

R R

I I O H + S mdash C OH R mdash C mdash 0 + K_

I

- Marquages isotopiques

A une solution 5 10 M de glucoso pH 1 1 satureacutee doxygegravene esz a c

teacutee une faible quantiteacute de ce sucre marqueacute au 1 4 C en position Cx

ou C s

Apregraves irradiation (5 Mradi 130 kradh) laldeacutehyde malonique est

seacutepareacute comme preacuteceacutedemmentraquo Les purifications du complexe ave 1 bull

sont effectueacutees par cristallisations successives dans leau et par

chromatographic de partage sur colonne de cellulose Lactiviteacute

speacutecifique eacutetant constante au cours de 5 opeacuterations on estime que

le complexe est suffisamment purifieacute

Glucose rrgtaroieacute on p o s i t i o n

11deg c r i s t a l ltdeg c r i s t a l - ^ 0 u r i i U a l i c c r i s t a l icirc e l u a t chrc-

i - a l ( n o i e s ) i bull 0 mdash - Q- V 10 - 5 10 _ - 0 06 10-

A t i v i t eacute t o t a l e VL- 0 s i Mi tes

10 o i 1 C S i j 10- J 0 1 0 t is- 10 e

- i v i t ocirc s p eacute - i - i 21 10

0 1 ) h

jucircoitioi ugrave

bull - i m a l I n o l e ocirc ) 1 1 8 E io-= 115 1 0 - 6 03igt 1 0 0187 10 - 0 05^ 1 0 _

gtbullbullbull ivitiuml t o t a l e o rs 10 minutes

o- bull5 10= i 10 s idj 1 0 - e10 10-

- icirc i v i t eacute speacute = i -3V o 1 0 iK 10 1 c iraquo 1 0 1 0 ltt 1 0 1 0

b 1 0 1 0

i ----is~iumlrt - S bull - - bull bull - -JIuml l ^ 1 5lt

La r a d i c l y s e i n t e r n e e j t i c i neacute^IigeaLiO levant c o l l e p rodui te r-ar

le rayonnement car l a juantivl- Jali-Shv-Jc- ralor i ^ e ferrreacutee ir

i r r a d i a t i o n 7 e s t t r egrave s s^ i icirc r i eure gt e ucirc p glucose j e

Les bull amprOto rer-reacute^prrTit rraio-iq^e contenant l e carbone rcarqueacute -n-t bullbullbull-i- - - LJvemert de 8 igt e t

10 icircioir 1^ -lLiBaiiumles a ldeacutehydiqje e t a l c o o l i q u e

P ropos i t i ons de ae--ajd^mea

ues meca-Jpoundr5 voa r -_-

i-i-jpound lt--v-2- -Liri T L

v l a i t que- l-Mg-^t ^ t i

viuml-ovoja^ pour l a r a d i o l y s e en mi l ieu

-bullelle en s o l u t i o n en tenant compte

r a d i c a l -OH de l e a u

- 63 -

On peut concevoir que lattaque du radical OH conduise agrave

chement de H- sur lhydroxyde du carbone t

H OH

Y CHOE I CKOH

I HCO^K iO

CK OH

1

H OH -C I CHOH I CHOH

HCO I

mdashCH I CJLOH

II

Le rearrangement du radical II aboutit apregraves rupture de la

C mdash C au composeacute III

H OH

-V CHOH

H C amp + 7 kcal

mdash-c

I CHOH i CHOH

CHjOH II CHCK III

te composeacute III peut ensuite eacutevoluer agraveampns deux voice digegravere1

H ^0

I

a - Hydrolyse de la liaison aceacutetalique

CHO

CHOH

__ CHOE CHOK

COM

CEO

CKOH

CE OH

IV

l

H OH C

_ II

v- 2 C bullbull=lt-

Laiiic - i et cr suite rOcej^aire dc

-ur ie carl-o-e c du r a d i c a l V c e t t e

j i t d i rec te-re c o i t ar i i t e r n eacute -

cc

c

CHC

ci-

ildeacutehyde r-aicrirje

rc conditions expeacuterimentales to de laldeacutehyde ralonique sont

i icr-eacutes i partir de lextreacutemiteacute aideacutehydique

Counure horolytiaus de la liaison acetaliccedilue

Le radical III pourrait aussi conduire apregraves coupure horcolytique

de la liaison C mdash 0 heacuteniaceacutetalique sercolable agrave celle postuleacutee en

rrilieu solide s la forme eacutenolique de laldeacutehyde nialonique

K 0)

l c I

CHC i I CHOK CKO

CKO

omdash-mdashOH

CE OH

III

8h kcal CH I CKOE

- 6J -

CHO CHO

I I bullCHOK laquo- CH

f 1 ltCHOli CKOH

XII XIII

lit-rai responsable de la formation ugrave partir de bullbullbull-

rLi al tccli ie I riucose de seulement 0 de laldeacutehyde- r-~

Or p e t er effet penser quen milieu liquide bullbull

r aux pi extrecircmes lhydrolyse est plus facile

la -jeupure horr-dy tique

biccussion

Le-iuml variations de la concentration en aldeacutehyde mala ni que ob^t rv----

en fonction de la dose dirradiation et de la concentration e -

bullcse sert compatibles avec tout node daction indirecte

Lee effets de xalcooi du bromure de potassium et du protoxy-i--

d --ote ronf irment i attaque initiale des radicaux OH

linfluence de loxygegravene est nulle et ce gaz nest pas impliqueacute

dans lexplication des rcecanisres

I] est difficile de comparer les rendements raaiulj tidies du glushy

cose du mannose et du galactose les pourcentages relatifs dej

formes or et 9 eacutetant diffeacuterents en solution dans leau

En milieu basique la stabilisation de la forme eacutenolique de lalshy

deacutehyde malonique peut expliquer le rocircle favorisant dune eacuteleacutevation

de pH

En conclusion les meacutecanismes proposeacutes ici sont assez diffeacuterents

de ceux deacutecrits par Scherz Nos reacutesultats expeacuterimentaux ont montreacute

en effet que dans les conditions dirradiation utiliseacutees (solution

dilueacutee pH eacuteleveacute) laldeacutehyde malonique provenait contrairement agrave

lhypothegravese de cet auteur principalement de lextreacutemiteacute aldeacutehydique

du glucose

- CC -

- Extrapolation aux polymegraveres supericirz (fipound- 2)

La comparaison des re demets Ju glucose du rraltose et du maltti-

trio^e net e eacutevidence le roio Au r^rb^nc i

Lorsc- roi -vi o-t xrri li ]eacute in la lai^oi pound lycos i il j e il ny

a plu s pe_- it i 11 teacute d at tu e r ar 1er r in aux Li je eau corrt-

il est oslieacute dans les meacutecanisme- deacutecrits r 1J- ha-it

Seul lej cyles A correspondant bull 1 ex i reacuterri teacute rcr reacute iuc t ri -e

chaicircre irrite cdiraieit i laldeacutehyde rralcri pjc (ne hydre lye

de la liaison jlycosidique serait neacutecessaire) Jre f ra bull tio Je r

dicaux CH Je leau part ici erai t r le y-le E C - d autr-s

reacuteactions et eraii or censeacute ueje LIA Li lisat le - ia [reduction

daldeacutehyde rraionisue -iui deacutecroicirctrait e fonctic de la lorQuer

la chaicircre

Jre extrapolation ugrave 1 any lose condi t ugrave admet tre vc leffet bull-bull

condaire serait donc neacutegligeable Ceci cat en accord avec les reacuteshy

sultats obtenus sur lamidon irradieacute agrave leacutetat solide pour lequel

les concentrations agravealdeacutehyde malonique r augmentent pas aux forshy

tes humiditeacutes contrairement agrave ce que lon pourrait attendre de

1effet secondaire

Dans 1isomaltose les carbones 4 des deux cycles sont libres et

rien nempecircche quapregraves hydrolyse ils participent tous deux agrave la

formation daldeacutehyde malonique cest ce quon observe en effet

expeacuterimentalement

67

fig- 23 - Irradiation du glucose et de ses polymegraveres en milieu liquide agrave diffeacuterents pH

1 - glucose

2 - maltose

5 - maltotriose-

oi^h^-uirifmdash

te rr--t lti J u b i

i _a JOI-bull i bullbull l-it-hyis rraiori _bull = oer est ajouta -J volume

A_-ide d thiobarbiturique 072 g

Acide trichloracitique 1 y g

1^0 QSP 100 ml agrave 20degC

Arregravef chauffage agrave 6CdegC pendant 60 irn le meacutelarge est refroidi et

lu densiteacute optique agrave j32 rn est lue agrave laide dun spectrophoto-

mttre Optica CFt R

EVAPORATION DE LALDEHYDE MALOKIQUE

Laldeacutehyde malorique est seacutepareacute ainsi que tous les produits de

radiolyse volatils par evaporation sous vide agrave ^ucircdegC et piegeage

agrave -TS6degC (fig 26)

La solution est preacutealablement acidifieacutee par 2 ml HCL

- 69 -

qgSTALLISAilOi DU COMPLEXE

Le- -urj IP-XC ATB-AM r eacute c i i t e c o u s ic r rce -le p a i l l e t t e s d eacute c

^J^-L uprucirc i a c i d i f i c a t i o n (HCL lt m l e t r e f r o i d i s s e r c e r t -ie

bull-iorr a r j e - j r c ^ I i e s t e n s u i t e f i l t r eacute s u r v e r r e f r i t t e H C t

JHtfCKATUuiiAiiilE

J bullbull 2- bull bull bullbullbull bull i Uo- a o i i U icirc L O _oro i c r e

bull i a v bullbullbull 1 bullbull c e- f i non a r t i bull J I O ^ s e n t eacute l i - i n eacute e s

icirc-e a v-- bull 1- i e u i a -bull= gt r J e deacute - a r t a t i c

c u i -bull--- lt iy irp l e x t- bdquo o n t a_L xiquCC-r ^ ic-

bullie taille aj ro rieacuteo aux quantiteacutes agrave purifier Un lavage gt

i iric I AT5 te lCA ei egttc-G et diverc produits de raJic

Le Oi ugte ~Lt ensuite -JluC par u ir-eacute lange ea - ampiumltce

mdash mdash Par compteurs type GEIGER KULLER les solutions ( C C bull=

iz eacutevarcreacutees agrave laide ciun eacute iradicircaeur sur des coupelle i -

niriurr Ces d e m i Ore dont introduites dans lappareil e bullbull

tauje ett automatique

Par scintillation liquide Apregraves oxydation dans un four agrave catiy

le C0 marqueacute est recueilli dans pound0 ml du meacutelange suivant (fir bull

Pour un litre

220 mi dalcool meacutethylique (solvant)

330 ml de pheacutenyl-eacutethyl-amine (fixateur de C0 S)

fOO ml de toluegravene (scintillateur primaire)

7 g de Butyl PBD (scintillateur secondaire)

pu ml deau (solvant)

Lactiviteacute est mesureacutee par scintillateur liquide

PREPARATION DALDEHYDE MALONIQUE POUR ETUDE EN LUMIERE UV

Laldeacutehyde malonique teacutemoin est preacutepareacute par hydrolyse acide du bis-

dimeacutethylaceacutetal du commerce (10 ml de solution molaire dacetal

2 ml HCl concentreacute chauffage agrave 30degC pendant 60 mn) (fig 24 - 25)

- 70

fig Zh - Influence de la concentration en acide sur lhydrolyse du bis-dimeacutethyl aceacutetal de laldeacutehyde malonique (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique agrave 267 ira)

- 71 -

fig- 25 - Influence du temps de chauffage agrave 600 sur la formation daldeacutehyde malonique par hydrolyse acide du bis-dimeacutethyl-aceacutetal (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique

267 ara)

ro c IUgrave-U -iu bull c a lt-T ur e^ ^Oucircte-bullbull-- bull - UL Zul i o bull bull bull

To IOiit agtregraves chauffage i^^C agrave I ocirctuve ^ojjj^^i i h e a r e r

ADUIIIC -ii- x-^r

t i l e e s t oifLCicircueacutee j ^ r

a) lyoLhplusmnlXLnzij bull icirc- ^ e l a ^ e tie icjij de ] lii-oae e t do KBr

t J -lplusmnlirO JX ougt2rcs

- 73 -

DIFFERENTES FORMES CRISTALLINES DE GLUCOSE

Glucose du commerce (Prolabo) anhydre ou monohydrate

Sirop de glucose eacutevaporeacute sous vide (20 mrr Hg 30degC) agrave laide dun

rotavapor Biiumlchi ou dans un dessicateur en preacutesence de P_Ofl

Glucose lyophiliseacute agrave laide dun appareil Sogev type Subii-i

CHROMATOGRAPHIES GLC

Preacuteparation des deacuteriveacutes trimeacutethylsiJyleacutes Le sucre J5 mg) est

dissous dans 1 ml de N N dimethyl formamide qui a our proprieacuteteacute

nous lavons veacuterifieacute de conserver la configuratio anomerique La

silylation est reacutealiseacutee par 1 ml de N 0- bis-tri-ieacutethyl-silyl-

trifluoro-aceacutetamide O de trimeacutethyl chlorosila _e) Le deacuteriveacute obshy

tenu est susceptible decirctre chrouatographieacute en aase gazeuse

Chromatographie La chromatographie est effectue sur colonne SE 30

(2 m 18 de pouce) par eacutelution isotherme (c onne 200degC injecteur

250degC deacutetecteur 250degC) agrave laide dun chrom ographe F 30 Ferkin

Elmer

pH DIRRADIATION

lgtc TgtH -cyous sont nxeacutes par des tampon phospnate 05 M et les

pH extrecircmes sont obtenus par addition e soude ou dacide chlorhyshy

drique -

NOTA Le pH varie tregraves peu (lt 1 pIT en cours dirradiation dans

ces conditions

Vide primaire Coton de virra

Azote

liquide

(-1B0raquo Ciuml-

f

riuml 11

sp

l i Soj-ution U C - Glucose _ -

Agitateur bullbullgnetiqua

MEGE I I PIEGE 2

fig-26 - Meacutethode dextraction sous pression reacuteduite des deacuteriveacutes volatils scheacutema de principe

- TJ -

agrave Mlaquoraquoi|tugtl control (-were)

D D

f i g 28 - Meacutethode doxydation des composes marqueacutes ( intertechnique S A I l l bullcheacutema de principe)

- 76 -

CONCLUSION

Au cours de ce travail nous avons vu que laldeacutehyae malonique

Dcuvait ecirctre formeacute directement par irradiation du glucose sec ou par

1intermeacutediaire des radicaux de leau lorsque cette derniegravere eacutetait

preacutesente

Les meacutecanismes reacuteactionnels que nous avons proposeacutes ne sont sans

doute pas la traduction exacte de la reacutealiteacute mais ont lavantage decirctre

en accord avec les reacutesultats expeacuterimentaux

Leffet direct conduit agrave une production daldeacutehyde malonique proshy

portionnelle agrave la dose indeacutependante du deacutebit de dose de la temshy

peacuterature dans un vaste domaine de la preacutesence doxygegravene et de

leacutetat cristallin du glucose En revanche la teneur en eau et la

forme anomeacuterique du glucose jouent un rocircle important Par marquage

isotopique on a pu montrer que les deux extreacutemiteacutes de la moleacutecule

du glucose participent agrave la formation de laldeacutehyde malonique

Lextrapolation aux polymegraveres lineacuteaires (maltose maltotriose) met

en eacutevidence lindeacutependance du rendement de radiolyse vis-agrave-vis de

la liaison a 1 - 4 et permet de penser quil tend vers celui du

6 I ^ u i i c ugraveo110 i camelo te

Leffet indirect est lieacute agrave laction des radicaux OH de leau Il

se manifeste lorsque le glucose est irradieacute agrave leacutetat suffisamment

hydrateacute ou en solution Dans ce dernier cas et en accord avec la

theacuteorie geacuteneacuterale la concentration daldeacutehyde malonique est indeacute-

peacuteiiugravecujLt de la concentration en glucose dans une large mesure et

ne varie pas proportionnellement agrave la dose Loxygegravene est sans inshy

fluence notable mais on observe une forte activation aux pH eacuteleshy

veacutes Lutilisation de 1 4 C a permis dattribuer agrave lextreacutemiteacute aldeacute-

hydique du glucose lorigine de la plus grande partie de laldeacutehyde

malonique La polymeacuterisation du glucose par liaison 01-4 entraicircne

une diminution du rendement radiolytique Ainsi leffet indirect seshy

rait neacutegligeable dans lamylose

- 77 -

Il serait inteacuteressant pour continuer ce travail dextrapoler DX

polymegraveres plus eacuteleveacutes en utilisant divers polyholosides obtenu t ajregrave

hydrolyse meacutenageacutee de lamidon par chromatographie sur biogel jampr

exemple

Quoiquil en soit on a pu mettre en eacutevidence agrave propos de la forshy

mation daldeacutehyde malonique des diffeacuterences de comportement di rlucjo

vis-agrave-vis du rayonnement ionisant selon ou il est libre ou irccrrcr-icirc-

dans une chaicircne glycosidique Ceci incline agrave la prudence danc 1-JZ-J~

polation au polymegravere des reacutesultats trouveacutes sur un monomegravere

- 78 -

ANNEXE

Nous rappelons ici les uniteacutes utiliseacutees en radioactiviteacute et

nous indiquons leurs eacutequivalents biologiques geacuteneacuteralement fondeacutes

sur les effets que produisent les radiations ionisantes dans lorshy

ganisme

On trouvera les mesures pratiques fort bien deacutecrites dans la

thegravese de Monsieur Jean MORRE deacutejagrave citeacute

- 79 -

UNITE DACTIVITE

Le curie (Ci) Le curie caracteacuterise la source eacutemettrice

La masse de radioeacuteleacutement pour une activiteacute de 1 curie est tregraves

variable

mdash 3 tonnes duraniur 3S

mdash 09 rg de cobalt 60

mdash ^3 microgrammes dor 198-

Ceacutetait dabord lactiviteacute de 1 gramme de radium- Officiellement

cest la quantiteacute de tout radioeacuteleacutement dans lequel le nombre de

deacutesinteacutegrations est de

37 x 1 0 1 0 par seconde

Lactiviteacute massique ou speacutecifique est lactiviteacute par uniteacute de

masse dune substance consideacutereacutee Elle sexprime en curiegramme

ou en ses sous-multiples

UKITE DEXPOSITION OU DE DOSE EMISE

Le roentgen (R) Il caracteacuterise un faisceau de rayons X par ionisation

provoqueacutee dans 1air

On mesure ici la charge eacutelectrique transporteacutee

1 R = 2083 x 10 9 paires dions par croa dair

1 R = 16 x 101 paires dions pa granirc d air

1 R = t Ues cm3 dair = 770 Ues gramme dair

1 R = 677 r 10 e MeVcm3 dair standard

1 R = 0838 rad

1 R = 524 x 10 7 MeVg d a i r = 52 x 1 0 1 3 eVg d a i r

1 R = 0107 ergcm 3 d a i r = 869 e rg g d a i r

1 R = 93 e r g g d eau ou de t i s s u s v i v a n t s

- 80 -

UNITE DE DOSE ABSORBEE

Le rad Internatic nalement 09^3) raquo c est luniteacute de dose absorbeacutee-

Elle est fonction des caracteacuteristiques du champ de radiation o~

point consideacutereacute et de la composition eacuteleacutementaire do la natiegraverishy

en ce point

Elle est eacutegale agrave une eacutenergie diviseacutee r-ar une ira se

Indeacutependamment du temps passeacute agrave ceacuteder leacutenergie

1 rad = 100 t g de matiegravere quelconque irradieacutee

s 01 joule par kilogramme

La valeur du rad est sensiblement eacutegale agrave leacutenergie libss-bull- bull_--

de leau (ou des tissus mous irradieacutes) par an faisceau io r-yz X

tel que lexposition soit de roentgen

On peut se servir du rad avec des rayons X gamma neutre bull-bull-

trons protons

Remarques A une exposition de 1 roentgen correspond ure dose

absoijeacutee de

mdash 0869 rad dans lair

mdash 09S rad dans les tissus mous

mdash 08 agrave 097 rad dans leau pour des rayonnement

deacutenergie comprise entre 10 keV et 3 HeV

Si une chambre dionisation a donneacute pour des photons deacutenergie

infeacuterieure agrave 3 WeV agrave un certain endroit dans lair une exshy

position de 1 roentgen le corps humain agrave la mecircrce place receshy

vrait 096 rad

ME5DRES BIOLOGIQUES

Le LET (Linear Energy Transfert) 1 keVmicron deacutecrit leacutenergie

deacutepenseacutee drns les tissus en fonction de la longueur du parcours

LEBR (Efficaciteacute Biologique Relative) = I rayon X de 250 keV

dionisation speacutecifique de 100 paires dions par micron deau ou

de tissue Cest une ionisation speacutecifique-

- 81 -

Le REM (Radiological Equivalent Man) = effet biologique ducirc agrave

labsorption de 1 roentgen de rayons X ou gamma

Un rem = 1 rad X EBR

= EBR e rSEcirc d e tissus

Mesure indispensable agrave leacutetude de certains paramegravetres telles la

radiosensibiliteacute cer luniteacute pratique utiliseacutee pour les vashy

leurs de radiorrotec t _-i

Si lon connaicirct la dose absorbeacutee on peut passer acirc la notion

deacutequivalent de ucirczr2 en pondeacuterant la valeur trouveacutee par un facteur

exprimant le risque relatif correspondant agrave la qualiteacute du rayonshy

nement

Cest le facteur de qualiteacute FQ relieacute agrave la densiteacute des pheacutenomegravenes

eacuteleacutementaires dionisation et dexcitation au voisinage du parcours

de la particule chargeacutee

REM = RAD X FQ

Le rem correspond au risque encouru par un organisme huma_n ayant

reccedilu une dose de 1 rad de rayons X ou gamma

PRINCIPALES VALEURS DE FQ

Rayonnements FQ

X gamma 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale gt 003 HeV 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale lt 003 MeV 17

Neutrons thermiques 3

Particules infinies naturelles protons de faible eacutenergie neutrons rapides 20

Noyaux lourds de recul fragment de fission 20

Une personne soumise pendant un an agrave un flux de neutrons thermishy

ques de 700 Ncm asec recevrait un eacutequivalent de dose de 5 rem

laquelle est la dose annuelle maximale admissible fixeacutee pour la

cateacutegorie de travailleurs dits directement affecteacutes agrave des trashy

vaux sous rayonnements

- 82 -

Le rem est leffet biologique de 12 g de radi-m 226 agrave un megravetre

pour les tissus exposeacutes pendant une heure

Outre la quantiteacute deacutenergie ceacutedeacutee agrave la matiegravere irradieacutee il faut

tenir compte aussi du temps neacutecessaire pour deacutelivrer cette eacutenershy

gie

Une mecircme dose provoque des effets moins graves si elle est eacutetaleacutee

dans le temps Si le temps est suffisamment long une dose mecircme

importante narrive jamais agrave provoquer des effets dits seuils

Les normes de seacutecuriteacute (ou) doses maximales admissibles sont resshy

pecteacutees si lon calcule agrave lavance le temps de travail maximal

en preacutesence du rayonnement

En prenant lheure comme uniteacute de temps on aura

mdash deacutebit dexposition = en Rh

mdash deacutebit de dose absorbeacutee = en radh

mdash deacutebit deacutequivalent de dose = en remh

EFFETS SUR LORGANISME DEFINITIONS DES LOUES

Dose Maximum Admissible cest la dose totale de radiation reccedilue par

un individu et jugeacutee incapable de causer des troubles appreacuteciables

au cours de lexistence Elle varie sil sagit de la seacutecuriteacute inshy

dividuelle dune petite ou dune large fraction de la population

Concentration Maximum Admissible Elle repreacutesente la concentration de

chaque radioeacuteleacutement dans leau et dans lair qui apregraves obtention

dun eacutetat deacutequilibre dans le corps de lindividu qui la ingeacutereacutee

ne donne pas une irradiation corporelle totale deacutepassant une vashy

leur de 03 rem par semaine dans lorgane critique (organe le plus

sensible agrave ce radioeacuteleacutement)

- 83 -

Officiellement la CMA dun radionucleide est lactiviteacute volumique

de ce radionucleide dans lair inhaleacute c dans leau de boisson

qui pour une inhalation ou une ingr -ion exclusive et continue

entraicircne leacutequivalent de dose maxi al admissible au niveau de

lorgane critique lorsque leacutequilibre est atteint ou apregraves cinshy

quante ans dans le cas de radioeacuteleacutements agrave peacuteriode effective longue

Leacutequivalent de dose est deacutefini pour les besoins de la protection

Cest le produit de la dose absorbeacutee par le facteur de qualiteacute

le facteur de distribution de dose et dautres facteurs adeacutequats

bull C H mdash C H -I I

UN Off

- C - C H -I I

OHOH

H C - C H - C H mdash C H -I I I I OHOH OH OH

CHmdashCH-CHmdashCHmdash i I I I bull OH OH OH OH

bullCHmdashCHmdashCHmdash OH- CHmdashCHmdashCHmdashCII- CHmdashCH=CHmdash 0 - + 1

bullC-

1 1 raquo II 1 1 II OH OH 0 O- OH O

Meacutecanisme proposeacute par H SCHERZ

iIV3~SITS LE E2CIT t 3 C C r i l

HT ESS SCIZICSS

U K - A S 3 E L L 3 H I

- bull bull -23 _ _ D E _ _ 3 A _ -icirc_sos

agrave 5- ^ ~ VF

Le Vico-yreacutesident de lUniversiteacute

Universiteacute de Droit dEacuteconomie et des Sciences

A I X - M A R S E I L L E III H - DUSSARDIc2

FACULTEacute des SCIENCES et TECHNIQUES 1raquo SAINT-JEROME Rue Henri Poincar 13397 MARSEILLE CEOEX 4

81raquo -

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LUCK E DEFFNER CU KOHN R Radifcalbiliurg Fe i te Seifeu Aiijlri chcj raquo t e l cpound (VJ fO-

3RADS An W IRJBIuml FK 01 3 us dept of Commerce Special Order 131 (1957)

DESCKE1DER AR MEAUV R -crf C-rece du 5 aoucirct bullCcediltGi agrave la oteacute d experts Chimiques de F

CAPUTO A G di Biochimicca 5 528 (956)

IEI3UJURO 0 YAZOKICKI 0 rippor Nocircgei Kagaku Kaischi ih_- 2 deg 6 -960)

TuCHEEREH IH Atom Praxis 8 F 12 (1962)

IUCHEEKER TH Rebe u-d Weir J2- Tx O v W )

LEONCE CH Symposium of Ionising Rad or Imnuns Process (1962)

BERGER G SAINT-LEEE L Die Starke 8 205 (1969)

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SCHERZ H Chera Microbial Technol Lebensir 1 0 3 (1971)

HUO-PING-PAK PROCTOR BE GOLDLITH JA Text Research 29 ltt25 (1959)

SMITH HL TINSLEY IS Bubl EC Food Tech 14 31 (1960)

THIEULIN G MORRE J RI CHOU L Ann Al Nut 17 B 385 (1963)

MORRE J JANIN-CAUFMENT F Bull Acad Vet XLV 3 (1972)

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DRAGANIC 2D DRAGANIC IG J Phy Chem pound6 ndeg 19 (1972)

SCHWAZ HA J Phys Chen 66 255 (1962)

SERGEE G SAIKI-LEBE L CR Acad Sc Paris (272) T5gt (1971)

MOODY GS PHILLIPS GO J Chen Ird 1 ZkS (1959)

LOFROTH G Acta Chen Scand 21_ 1997 (1967)

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BAXEKBALE JH KHAN AA Int J Rad Phys Chem _1_ 1 (1969)

THOMAS JK Trans Faraday Soc 6plusmn 702 (1965)

MAIumlHESON MS MULAC WA WEEKS SL EABANI J J Phys Chem 70 2092 (1966)

GORDON S HURT ED Dis Faraday Soc 36 193 (1963)

Imprimeacute par le Bureau de Documentation

CENCADARACi1E

Page 2: ETUDE DE LA FORMATION DE L'ALDEHYDE MALONIQUE AU COURS DE

bullnu

pnlentxc agrave la

lAcuiTi i-r xiiiNni- irr ws Tia^iQi1 DE LUNIVHFSIIuml

HI lW^iT I)ICNM]I IT PIS SCILXCLS AIX-VUISMIIJ i n

[gtbull

Krard lUG)

pcur oblcir le t i t r e de Docteur dc 3deg cycle

spC-ci- 1 iIcircC- OlIMlil 0GVKyY

Contribution agrave la connaissance de ltgt radioiysc des glucides

lTUD- Hi L KWVAT10X DI LALDlillYDi MUCMPUF All COJS

m LJKKAMATION DU JUCOSE

soutenue l e 7 ju in 197-1 devant l a conmission dmcaircn

Monsieur le Professeur J METZGIIcircR

Monsieur l e Professeur D GAGNAIRE

Monsieur le Professeur B NAEGELL

Monsieur G BERGER

Je tient agrave -ei^-ciei -omiuiA P GiCPltJ VI ltCgt7fAUH de laccueil quil ma Keacutesesueacute dani ien ACAvice ainhi ccedilu ontiCLii LSMHT-LLBC cou te groupe duquel il ma eacuteteacute frici cuiliakle de tJi----if fcl

Mes iumlicjrecicrltejplusmnti vont eacuteg^lerent agrave eiiiexLM

JtLUGLR VCAGM1FE BtAEGELi GBERGER

qui ont accepteacute du AicgcA au juAy

J e tieri acirc ciptocirciic-iuml ira KtconnaLliiarcz agrave Uomiamt EMMOCIL pou teA ugravencrbabZci comgteipoundamp quil ra podiouecircgt e-t agrave torjie^i GLLC-

pouA laljrabic attention quil a accoldeacutepoundagrave mon tAavail duAoU deux KTKV

Enampin Il mzit ampiegravei agteacuteable de ta-pctcA que texte Tke-ie bull fiait jaaali pu eacute t t e piecirciejitce ampagtugt laide quotidienne et bienveillante -bull mei camaiiadti de travail

- 1 _

IHTRUcircDUCTIO

La production accrue daliments et la neacutecessiteacute dune zorzor-

vatior en vue de leur distribution pose un problegraveme aigu Les meacutethode

traditionreles (seacutechage sa aiso fumage froid marinade steacuterili-

satioi thermique emploi dantiseptiques) preacutesentent des ircorveacuterior-bull bull

diminution des proprieacuteteacutes nutritives alteacuteration des proprieacuteteacute c-r -

rolertiques utilisation passive dadditifs chaicircne de froid rcrti bull

Les possibiliteacutes de deacutesinfection de stabilisation et de ce -- -

vatior des denreacutees offertes par les radiations ionisantes peuvent ~J -

vrir la voie agrave des applications industrielles Lirradiation r reacutes-nt--

nctannent 1avantage de deacutetruire les niereacuteorganiseacutees sans eacutelevacirctit d-t

tempeacuterature et agrave 1 inteacuterieur dun emballage et anche ce qui eacutevite I bull=

recontaminacirctions ulteacuterieures De nombreuses eacutetudes ont deacutejagrave eacuteteacute entreshy

prises sur les viandes [1] les oeufs [2] les ceacutereacuteales L3]- les poisshy

sons igt] [5] les fruits [6] e t c

Laliment irradieacute est cependant le siegravege de reacuteactions chimi p e-pound

pouvant eacuteventuellement produire des composeacutes toxiques- Il est de ne-

neacutecessaire deacutetudier linnocuiteacute du traitement

Le groupe de radio-conservation des denreacutees Service de fiadio-

agronomie du Centre dEtudes Nucleacuteaires de Cadaracicircie a pour objectif

deacutevaluer lefficaciteacute et linnocuiteacute de lirradiation daliments pulshy

veacuterulents pour lesquels la mise en oeuvre des proceacutedeacutes classiques de

pasteurisation ou de steacuterilisation par la chaleur a des conseacutequences

neacutefastes sur le goucirct la couleur et surtout la structure Les indusshy

triels ont donc tendance agrave utiliser des produits chimiques dont la

gamme est tregraves eacutetendue (oxyde dethylene oxyde de propylene anhydride

sulfureux chlore etc) La geacuteneacuteralisation de lecploi de telles subsshy

tances a dailleurs conduit les instances nationales chargeacutees de la

santeacute publique agrave prendre des mesures restrictives [7]laquo

Les recherches du l a b o r a t o i r e ont rcortret que l e dosa^-p IP I

pound--y~Tgt rrilcriquc _bdquoi a ie c o n s t i t u e r un noyer simple e t sucircr pour deacuteceshy

l e r l i r r a d i a t i o n de lairidon 26] Ce t e s t a d a i l l e u r s eacute t eacute appliqueacute

avec succegraves dans l e cas de l i r r a d i a t i o n du l a i t [27 2 8 ] de l a c e l shy

lu lose [29] des viandes [30 31] e t des oeufs [ 3 2 ] Parmi l e s p rodui te

radioforrres i d e n t i f i eacute s au l a b o r a t o i r e aldeacutehyde fornique [ 1 1 ] peroxyde

dhydrogegravene [12] g lucose mannose f r u c t o s e iibcsc egrave ry th rose a r a -

b inose xylose [13] acide formiquu [ 1 ^ ] l a l d eacute h y d e nalonique revecirct

a i n s i une importance p a r t i c u l i egrave r e L eacute tude de sa formation au cours de

l i r r a d i a t i o n de l amidon de maiumls a eacute t eacute e n t r e p r i s e [ 3 ^ ] E l l e p reacute sen shy

t a i t d a u t a n t p lus d i n t eacute r ecirc t que c e r t a i n s meacutecanismes de r ad io lyse du

glucose avaient deacutejagrave eacute teacute proposeacutes [27 28 3~~raquo

Cependant ci lamidon est un aliment simple cect

chimique complexe Il sagit dun poly (anhydre ^-C glucampryrari

D giucopyranose) brancheacute en 1-C de poids -noleacute-culaire eacuteloveacute bull

deacutefini et dont la longueur de chaicircne et le nombre de hramprTIumlo-e

pendent de la nature de la ceacutereacuteale et dans ie cas d rr- iumls do

rieacuteteacute du degreacute de maturation du grain du moae d extraction o

11 est apparu neacutecessaire deacutetudier ce meacutecanisme dampbcrd r lo

le glucose ruu dextrapoler aux dimegraveres (rraltG o ijoro co

biose) au trimeacutere (rraitotricso ) r uis en fir bull i arri -

Cest le sujet du travail exposeacute ici

- J -

PRINCIPES

- isz RAIAIICQ ICMSAMKG

Lei v---i t ic- cCv JNi -ie peacuteriode gt3 ars correspond -i 1 C- rz i mdash

- bullbull iri JV I-i = iocircrercie OjiOy MeV pratianerent absorbeacutees rucircr bull

-re c io hot or J - C-ie-rj-ie ijy ct gt 7 MeV Rappelons que

i icircc -obait C-TC dars tout 1 bull espace 2x3 7 bull Q 1 deg photons d -Line t uis-

e t --ale i2 0 milliwatt Lea aouives employeacutees (12 000 et 2 000

s- bull crs bullbull DS estais orrojcrieit -ioC 1 aec L uiasarcec do

crre-err se -C et agraveC wattlaquo

Leacutenergie est absorbeacutee celer trois processus geacuteneacuteralement doshy

ts en terrres de probabiliteacute dinteraction dun photon incident avec

atorre Leur irrLpcrtance relative varie avec leacutenergie du the tor et

numeacutero iv-ie Z des atones composant le milieu irradieacute (fig )

Leffet photoeacutelectrique correspond agrave labsorption totale du photon

incident par le nuage eacutelectronique de latome rencontreacute provoquant

leacutejection dun eacutelectron animeacute alors dune eacutenergie eacutegale agrave celle

du photon diminueacutee de leacutenergie de liaison de leacutelectron Il est

preacutepondeacuterant dans les milieux agrave numeacutero atomique eacuteleveacute irradieacutes

avec des photons de faible eacutenergie (E lt 05 MeV)

Leffet Compton traduit leacutemission dun eacutelectron et dun photon seshy

condaire dans le cas ougrave leacutenergie de liaison eacutelectron-noyau est neacuteshy

gligeable devant celle qui anime la particule incidente Il est preacuteshy

dominant dans les milieux agrave numeacutero atomique faible irradieacutes avec

des photons deacutenergie intermeacutediaire

Leffet de Paire conduit enfin agrave la mateacuterialisation du photon par

creacuteation dun eacutelectron et dun positon

EFFET DE MATERIALISTIC

ffET COMPICN

hs

fig1 - Repreacutesentation graphique des divers effets en fonction de leacutenergie des photons incidents et du numeacutero atomique z du milieu irradieacute

- 6 -

Cette conversion deacutenergie en masse neacutecessite une eacutenergie deux fois

supeacuterieure agrave celle associeacutee agrave un eacutelectron (MCT = 05 KeV) Il

r est artiiuerert observeacute que dans les ni lieux agrave numeacutero atomique

eacuteleveacute irradieacutes avec dej photons deacutenergie supeacuterieure i 10 Ne V

C est leffet Corto lui est preacutedominant au cours de 1 irradi a-

tic bull_bull s aiirerts constitueacutes essentiellement d oxygegravere d arote de

jaL-ro et d Vvagraverzccedilc-ye composeacutes i numeacutero atomique faible Le rayoiumliicircc-

rert agrave b degCo dont leacutenergie 133 et 11 HeV est tregraves nettement infeacuteshy

rieure au seuil deacutenergie dactivation voisin de 10 MeV nentraicircne

jamais de radioactiviteacute induite Son action consiste agrave arracher d^r

eacutelectrons au milieu et = porter certains atones da de eacutetats ex-iteacutes

Lorsque leacutenergie dexcitation deacutepasse certaines limites - bull bull lt -

ture des liaisons covaientes entre let atomes et formation ni

libres Ceux-ci eacutevoluent ensuite pour donner des produite laquot-ub c

sort les produits de radiolyse Cest leacutetude de cette derniegravere eacutetape

vui est entreprise ici dans le cas de laldeacutehyde maionique

II - USITSS DOSIMETRIC

Tous les effets produits par les radiations ionisantes nui sont

susceptibles decirctre mesureacutes quantitativement peuvent ecirctre la base dune

rreacute tho de dos ineacute t ri que -

La mesure de lionisation de lair a eacuteteacute utiliseacutee pour la deacutefishy

nition de leacutenergie eacutemise Le roentgen est la quantiteacute de rayons X ou y

telle que leacutemission de particules qui lui est- iszzzilc dans 0001293 g

daii jjruvoque plusmne transport de 1 Ues deacutelectriciteacute de signe quelshy

conque 1352 ou la formation de 29-109 paires dions par cm 3 dair sec

Cependant toute leacutenergie traversant un milieu nest pas absorshy

beacutee et de plus il nest pas possible de mesurer lionisation produite

dans un solide Ainsi on a deacutefini luniteacute de relation absorbeacutee le

rad qui correspond agrave la dissipation de 100 ergs ou 2k 10~ 6 calories

dans un gramme de natiegravere [36] Dautres uniteacutes ont eacuteteacute creacuteeacutees (Rep

Re-m) elles sont fondeacutees sur limportance de leffet produit dans le

milieu reacutecepteur en biologie cela correspond agrave leffet destructeur

En annexe on preacutesentera quelques exemples deffets sur lorganisme afin

- 7 -

dillustrer les moyens de protection indispensables lorsouon manipule

des eacuteleacutenents radioactifs Les principales uniteacutes seront rappeleacutees sur

un tableau Nous utiliserons le rad canuse uniteacute de dose ainsi que sec

multiples krad = 10rad 1 Hrad = 10 rad Une mecircme dose pouvant ecirctre

distribueacutee plus ou moins rapidement la notion de deacutebit de dose traduit

1eacutenergie absorbeacutee par uniteacute de temps Il est proportionnel agrave la puisshy

sance de la source utiliseacutee et varie en fonction inverse du carreacute deshy

lagrave distance qui seacutepare la source de leacutechantillon

La mesure de leacutenergie absorbeacutee nest pas effectueacutee calorirrieacutetri-

queaert en raison des faibles quantiteacutes de chaleur deacutegageacutees rais gracircce

icircraquo une reacuteaction radiochimique particuliegravere la conversion de Fe en

-0 krad- Loj icsej sjiumleacuterieures sont mesureacutees par extrapolation

bullV - C mdash raquo laquos bull H0 bull laquo bull 0

Fe f OH -Fe+1 + OK

F e + + + H0= m~ Fe bull H0 2

OH + H + raquo- HjO

H0~ + H raquo- HJOJ

III - DOSAGE PS LALDEHYDE MALONIQOE

La meacutethode faisant intervenir lacide thiobarbiturique nous est

apparue la plus satisfaisante

Laldeacutehyde malonique (AH) peut ecirctre doseacute par colorimeacutetrie [33]

en utilisant sa proprieacuteteacute agrave reacuteagir sur le malonylthioureacutee ou acide 2

thiobarbiturique (ATB) en ailieu trichloracctiqu^ pour donner un complexe

absorbant agrave 532 n-m (fig- 2 )

- 8 -

1 _

DO

I

v_ 4 9 0 532 Longueur

donde nm

fig 2 Spectre dTabsorption en lumiegravere visible du complexe Aldeacutehyde maIonique Acide thicircobarbiturique

- 9 -

LAT^b se p reacutesen te sous t r o i s formes tautomegravercs

O OH

HsL --OH

O HjJ-^X-H

Selon Percheron [raquoQ] laldeacutehyde malonique reacuteagit sous sa forme eacuteno-

lique CHO - CH = CHOH pour conduire au composeacute suivant L ^ ]

9 ^ N-^CH CH CH^S

En revanche Mesnard et Devaux [2] proposent une aut^p formule

CHOH QH ^H OH

HSW k sK Js H ^O^ ^ O

Nous ne nous sommes pas attacheacute agrave deacuteterminer la structure exacte du

complexe mais nous avons veacuterifie quil se formait effectivement que

lon utilise laldeacutehyde malonique du commerce laquou bien laldeacutehyde ma-

lonique de deacutegradation du glucose- Par ailleurs on a montreacute que deux

moleacutecules dATB reacuteagissaient avec une moleacutecule daldeacutehyde malonique

ce que nous avons veacuterifieacute par gravimeacutetrie

Le produit de la reacuteaction est un pigment rouge speacutecifique son

spectre visible nous lavons dit preacutesente un maximum dabsorption

optique agrave 532 nra ainsi quun eacutepaulement agrave h$Q nm Dans les conditions

utiliseacutees la reacuteaction est complegravete avec 2 ml de reacuteactif (fig- 3)i

apregraves 30 minutes de chauffage agrave 60degC Elle nest pas ou peu perturshy

beacutee par la preacutesence de glucose en concentration molaire (fig 4) La

densiteacute optique agrave 532 nm est proportionnelle agrave la concentration inishy

tiale daldeacutehyde malonique

Dans une solution inconnue la teneur est mesureacutee par comparaishy

son avec une courbe de reacutefeacuterence (fig 5)bull

fig 5 - Influence du volume de reacuteactif (ml) neacutecessaire pour doser 2 ml dune solution 10 - s daldeacutehyde raalonique Volume total constant (h ml)

laquoM CO m

o ci

1

s

1

s

30 60 Temps de reaction mn

fig4 - Influence du temps de chauffage agrave 60C sur la reacuteaction Aldeacutehyde malonique - acide tbiobarbiturique

bull en labsence de glucose bull en preacutesence de glucose (molaire)

fig 5 ~ Variations de la densiteacute optique agrave 532 nm en fonctiua de la concenshytration initiale en aldeacutehyde malonique

- 13 -

Le coefficient dextinction moleacuteculaire e agrave 5J2 nm est tregraves

eacuteleveacute (56 10amp m - 1 cm - 1) Lee quantiteacutes mesureacutees pourront ecirctre tregraves

faibles ce qui est dailleurs le cas dans le glucose iiradieacute (de

lordre du Mgg)

IV - ISOLEMENT ET PURIFICATION DU COMPLEXE

En raison des tregraves faibles quantiteacutes daldeacutehyde malonique preacuteshy

sentes dans le glucose irradieacute cette eacutetape dans notre travail a deshy

mandeacute une mise au point particuliegravere

Laldeacutehyde malonique est seacutepareacute par evaporation sous pression

reacuteduite puis condenseacute dans un piegravege agrave azote liquide Le complexe est

ensuite formeacute par action de 1A1B et est purifieacute soit par cristallishy

sation soit par chromatographic sur colonne de cellulose Les technishy

ques opeacuteratoires sont deacutecrites dans le dernier chapitre

V - INDICATEURS NUCLEAIRES

Leacutetudedu meacutecanisme de radiolyse a eacuteteacute effectueacutee en utilisant

lisotope l 4 C introduit seacutelectivement en position 1 ou en position 6

La fraction de moleacutecule ainsi singulariseacutee peut ecirctre mise en eacutevidence

dans laldeacutehyde malonique purifieacute On pourra suivre ainsi le devenir

des atomes de carbone du glucose

Le glucose 1C 1 est preacutepareacute au laboratoire des radioeacuteleacutements par

action du cyanure de sodium Na - 1 4C s N sur le D arabinose le glucose 1 4 C 6 est obtenu agrave partir de cyanure de potassium K - 1 4 C = N sur lal-

do 5 0 (1-2) isopropylidegravene D xylofuranose

Le l e est eacutemetteur de rayons P peu

eacutenergeacutetiques facilement ralentis par

la matiegravere

Deux techniques de comptage ont eacuteteacute

utiliseacutees

le fortes activiteacute-

ou ctto-iej ave bull le (

-i fi o de lcrdre de --ra ltbullbull bull bull

bull c irraiieacute o y-lu t io let- CciarM )

le L- a l rriir en eacuteteacute neu1 bull

La --J bull bullltbull bull deacute te Leur ct aicr^

de ratire la r-j en-- iu i- bullbull te-jr rest pi s rroorcrro 0

la _aiteacute deacutercjeacutee (fi lt-bull)bull -cue avorc utiliseacute acirciis ce c a le

courtage or ucintiiiatio liquide Ici leacutererrie de radiatic-r S

r es t ccedilaj eacuteiTise dans 1 eipa-e v - rs L r de lecteur mais trans f eacute r-icirce

ar ienisatic - un olvait jcintillaieur rinaire qui retourne ~lt

leacutetat forianental er eacutenettat uu -uartur de iurriegravere ex-itart agrave

i tour un solvant scintillateur secondaire Les rnotons ue proshy

duit ce dernier en revenant agrave son eacutetat fondamental arrachent des

eacutelectrons agrave une rhotocathode creacuteant une impulsion electric- qui

est ensuite amplifieacutee- La r_reseree ugrave un corps absorbant une- grande

partie des photons lumineux se traduit par une diminution consideacuteshy

rable du rendement de comptage (fig ) Cest le cas du complexe

de laldeacutehyde naloniaue avec lATB Afin de supprimer cet effet de

quenching on brucircle les eacutechantillons radioactifs dans un four

sous courant doxygegravene Le gas carbonique 1 4 C 0 _ raquo=t piege ^laquor xa

rheacuteyiuml^i5thylaiAcircne et le carbamate incolore ainsi formeacute peut ecirctre

traiteacute directement en scintillation liquide

4 C Les activiteacutes speacutecifiques As = sont exprimeacutees

4 C + l S C i a C dans l e s deux types d expeacuter iences en nombre d impuls ions par mole e t

par dix minutes-

fig 6 Influence de le quantiteacute duiiumle solution 10 M daldeacutehyde malonique eacutevaporeacutee sur le rendement de comptage dun appareil GM

- 16 -

o 05 rng de matiegravere froide ajouteacutee

fig 7 - Diminution du rendement de deacutetection en scintillation liquida en fonction de la quantiteacute de complexe color non radioactif ajouteacute agrave la solution

Mais le fait dintroduire un marqueur radioactif dans u

-icircgt- L-icirct-gtTo ire radiolyse interne qui sajoute agrave celle rov

irradie tiu Ceci rous aregravere donc agrave faire une correction ^ bull

ltbull a- ti vite eacuterif i-e cor res oidart agrave la seule irradiation cz

NY-u a bullbullbullbull- ai srd Tx-ur i aldeacutehyde calonique provenant de la

Jicije u- ~amp-re ex teacute rieure - loue avorr ensuite mesureacute laldocirc

-rirjo total la difference CJS done laldeacutehyde produit ar

j- o cxti-rrc- ojle Cclt activiteacutes sccedileacutecifi--es sont rarpcrtO--

a- k-l-o J e deacute art

I _ MISS EN EVIDENTE DE LALDEHYDE KAgraveLC-IQUE DAiiS LE bullbulliLIXOSE

IRRADIE DEFIITIC- DEQ SSLX EFFETS DE RAiI0LIuml3E

_e Rf de rci^raticn Jr euii iideg do jiiico doc ^om lox^j OL tbull-

bullbull partir du glucose irradieacute ot ie laldeacutehyde maloi ue teme-i ot

E cur re de rar sa forme eacuteioiiie laldeacutehyde raicirc oriie ab~

crce e lumiegravere violette [5^]- Le r ax i mur d abc or tier 01 milieu bashy

sique e iue = 2c m ( roeiTirieri d exi tion moleacuteculaire

27 0 ~ cm - 1 j et agrave 2HH r~ cr mille aide Le spectre Itruviclet

du glucose bullrrayieacute preacutesente les mecircmes caracteacuteristiques (fig- 9) raquo alors

que le glucose teacutemoin nabsorbe pas dans cette reacutegion

Ces reacutesultats montrent ue laldeacutehyde rralcniqije cet iriicc-ta-

blemert preacutesent dans le glucose irradieacute Pour les eacutetudes quantitatives

nous avons utiliseacute la mesure de labsorption agrave 532 nn du complexe ATB

meacutethode simple et reproductible

Les reacuteactions de radiolyse peuvent ecirctre initieacutees de deux faccedilons

Soit directement par distribution de 1 pijic agrave la moleacutecule elie-

i-ecircme (cest leffet direct encore appeleacute primaire) soit indirectement

par la formation agrave partir de leau de radicaux hautement reacuteactifs qui

agissent ensuite sur la moleacutecule de soluteacute (cest leffet indirect enshy

core appeleacute secondaire) La teneur en eau de lamidon industriel eacutetant

relativement eacuteleve (13 ) les deux effets doivent se superposer au

cours de lirradiation f est la raison pour laquelle nous avons eacutetushy

dieacute le meacutecanisme de formation de laldeacutehyde malonique dans le glucose

irradieacute sec ou en solution

100

30

60

40

20

i i | i i i I | i i

50

I II I I

i H laquo

150 2 0 0

i l

250 3 0 0

fig 8 Spectre de masse du complexe aldeacutehyde alouiquo icide Uiioharbitiri

Speotromegravetre ugravee masse L KB 9 000 Ocirc entreacutee direct T^ - - -itO0

ig 9 - Spectre UV du glucose irradieacute 1 - traceacute en milieu acide 2 - traceacute en milieu basique

KIVLfc JE I tKFE PfclKAcirclki

I --bull i-re C gt 0 e rroies dald--hy ie ^

(-IiiCoucirc ltt jar ireacuteccedilarad

Influence de la nature du Kaz

Le rerderent radiolytique en aldeacutehyde ra

ugraveart de la nature de latmosphegravere dans 1

glucose en cours d i rradiat ion En part i

doxygegravene n est pas neacutecessaire agrave la reacuteac

- Influence de la tempeacuterature

On nobserve pas de variations dimportance ro

tempeacuterature dirradiation dans le domaine 0degC

vancicircie au-dessous de 0degC la teneur en aldeacutehyt

plus faible comme elle lest dailleurs pour

tie des produits de radiolyse de lamidon Il bull

dans ces conditions les radicaux libres former

moleacutecule de glucose se recombinent rapidement

glucose rad -raquo-B + H recombinaiscn

T 2 50 750 125 0 Dose krad

fig 10 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde raaloiique

y^- Premiegravere seacuterie de mesures bull Deuxiegraveme seacuterie de mesures

Apregraves irradiation le glucose est dissous en concentration molaire dans de leau distilleacutee

Temp uc +00

fifjll - Influence de la tempeacuterature d malonique radioformee

bullPremiere sirie de mesures bullDeuxiegraveme ceacuterie de mesures

irradiation sur la quantiteacute daldeacutehyde

i COC L- vla _ i W

bull-bull gt - - - U - U L i bull lt

bull bull bull - bull bull _ bull bull bull c r i o y -

-aitre iuml a u t a i t i l - i inu c r t a r t e

bull- v o v - i i r- - bull - -OJ-

L ara y x gte c bull re 3i t

i V----- r e Lrv- ij a bull_bullbull-

= -irT i v ie laquoa t i t v bull- -iv J pound -bull JCI1 e r a d i o f c r r v 5 - en

_ e t (bull - r pound oa - - - o- bullbull -o i or a r n b l e e = e e l --c

a - i i ^ ] - ampl -poundbullbulllaquo OLVOL rof i - t -o r a u c-noJIcirc t i o r J e deix

bull aa- - - t - c -

- -1 bull -e - e bull r eacute cdV-rac a j x j u M e Jiuniiii tC- a t t r i -

iil v agrave bullbull t a b i i ^oi-e t i e ia i - v hyror--i- e t re I C J h y d r o -

1 bull- i-j co u t -ox Je e a u CC-J l i a i s o n s r - e r n e t t r a i e n t

AIU j a r t l e t r a f e - t ci eacute no r e i t le 3 i r o l e ^ u i e s a c t i v eacute e s agrave l e a u

t_ r icirc amp i t r e j a r t une p a r t i e de l eacute r e r r i e r e ccedil u e s e r a i t a b n o r b eacute e

r l u ^ r r Jr tur ir

ltt r a n s f e r t agrave l e a u

r a d i o l y s e

rjj-t bullbull_bull agrave e s l i a i s o n s h y d r o g egrave n e

I ig12 - Influence de deux mois de conservation de glucose irradieacute sur le spectre en lumiegravere visibleapregraves reacuteaction avec lATB 1 - Tempeacuterature de conservation + 30degC 2 - Tempeacuterature de conservation 0degC 3 - Tempeacuterature de conservation - 40degC

DO

53

2

f

05 laquo

03- ^y

01-

1 10

1 3 0

H u m i d i t eacute (

fig-13 ~ Influence de lhumiditeacute du glucose sur la quantiteacute daldeacutehyde maIonique radioformeacutee

- 27 -

Les radicaux de leau pourraient eacutegalement particix-er agrave leffet

protecteur en donnant par recombinaison le glucose de deacutepart ou

on modifiant 1 eacutevolution des radicaux mis en jeu laquoans la formashy

tion de laldeacutehyde- Cot aspect sera eacutetudieacute ulteacuterieurement avec

le rocircle des OH-

mdash U effet activateur preacutepondeacuterant aux teneurs en eau eacuteleveacuteer

correspondant agrave ce que lon deacutesigne par effet secondaire et at-

trifcuable aux radicaux de leau hautement reacuteactifs

radiation V glucose raquobull aldeacutehyde nalonique + autres produits de radiolyse

[radicaux intermeacutediairesmdashaldeacutehyde malonique + autres produits de radiolyse

f - Influence des piegraveges agrave radicaux libres

Laddition de K Br supprime les radicaux OH de leau formeacutes en

cours dirradiation La teneur en aldeacutehyde malonique est alors

constante pour des teneurs en eau comprises entre 0 et 75

g - Influence de la structure cristalline du glucose

La structure cristalline du glucose irradieacute contrairement agrave ce

qui a eacuteteacute observeacute avec laciditeacute radioformeacutee Q53]ina pas dinflushy

ence sur la quantiteacute daldeacutehyde obtenue On peut penser que les

diffeacuterences observeacutees entre les formes anomecircres du glucose ou eacuteii-

tre les divers sucres isomegraveres lorsquon effectue les irradiations

agrave leacutetat solide sont effectivement dues agrave la steacutereacuteochimie relative

des groupements hydroxyle

h - Influence de la configuration anomeacuterique du glucose (fig 14-)

A leacutetat solide le glucose 3 conduit agrave un rendement radiolytique

16 fois supeacuterieur agrave celui du glucose commercial qui est constitueacute

principalement de forme a comme nous lavons veacuterifieacute par chromatoshy

graphic en phase gazeuse des deacuteriveacutes trimeacutetfaylsilyleacutes

532 Longueur donde nm

^ i n uo-nerl re ri- o - r u ie arit-- -i a iagraveocirchyie na loni rv i i iofcrraeacute

t i^coo 0

^

CH2OH

tfUgrave Cs-^mdasho

r ~- L CHOH

HO^C 3 amp H OH

D-G111CQSE

CHOH CH2OH

anomfere (3 bull X _4Bnm_ere o-

Mar Liair-2 isotopiques

Cec cxjl-rierces nous ont conduit agrave travailler dans des corciii-

ii re ot pas rigoureusement anhydres puisque les composeacutes -

-- - o-i livreacutee er solution aqueuse Mais avec 10 dhuiriditv

-i ours lapparence physique dune poudre et la figjre S bull

ratre ue le rocircle de ces 10 est faible sur les proportion

jeacutehyde malonique radioformeacute

le coiution de glucose marqueacute (Cj ou C s ) est incorporeacutee de fa-

] lus homogegravene possible agrave du glucose froid anhydre la teneur

eau finale est de 10 le meacutelange est ensuite irradieacute agrave 0 Er-

Apregraves dissolution distillation sous vide et purification par v-

tnatographie du complexe avec lATB les concentrations en aldeacutehv

ma]onique sont mesureacutees en moleslitre par colorimeacutetrie (D0- gt

du complexe ATB) en se reacutefeacuterant agrave une courbe eacutetalon les activit

deacutetermineacutees par scintillation sont exprimeacutees en coups par 10 m

al de solution Capregraves deacuteduction du bruit de fond)

- 30 -

[As (malon)l As (glu) J A

nb coups Lactiviteacute speacutecifique As Crnalon) = des eacutechantillons

nb de moles est pratiquement constante au cours des trois derniegraveres opeacuterations

le complexe eit donc suffisamment purifieacute-

Or deacutetermine eacutegalement lactiviteacute speacutecifique As (gluj du glucose A devrait repreacutesenter la fraction dal-

JA deacutehyde malonique provenant de lextreacutemiteacute du glucose marqueacute (1 ou 6)

Cependant nous lavons vu le glucose est le siegravege dune radiolyse

i terne par les particules de lisotope radioactif- De laldeacutehyde

malonique marqueacute est susceptible decirctre produit en quantiteacutes daushy

tant plus importantes que le stockage avant irradiation a eacuteteacute plus

long Il ne perturbe pas de faccedilon appreacuteciable la densiteacute optique

agrave 532 n-m- (le glucose marqueacute est en quantiteacute neacutegligeable) mais

augmente lactiviteacute et par suite lactiviteacute speacutecifique

Afin de calculer le terme correctif du glucose marqueacute est ajouteacute

agrave du glucose froid deacutejagrave irradieacute dans les mecircmes proportions et les

mecircmes conditions que preacuteceacutedemment Laldeacutehyde malonique radioforme

non marqueacute est utiliseacute ici comme entraicircneur et on mesure lactishy

viteacute speacutecifique du complexe purifieacute que lon rapporte toujours agrave

celle du glucose pour tenir compte des fluctuations de marquage

|As (malon)|

[ AE (glu) J = B B

bull Cest en fait la diffeacuterence A - B qui repreacutesente la fraction dalshy

deacutehyde malonique formeacute par irradiation provenant de lextreacutemiteacute

eacutetudieacutee de la moleacutecule de glucose

Les reacutesultats sont rapporteacutes dans les tableaux 1 et 2

On peut en conclure que lorsque le glucose est irradieacute agrave 3 eacutetat soshy

lide agrave la teneur en eau de TO semblable agrave celle de lamidon inshy

dustriel 23 de laldeacutehyde malonique sont issus de lextreacutemiteacute alshy

coolique et 13 de lextreacutemiteacute aldeacutehydique- Aux erreurs dexpeacuteshy

rience pregraves la somme des fractions corrigeacutees est eacutegale agrave 1

Tableau ndeg 1

Glucose J C B

Teacutemoi El rradieacute

Chrolaquoatograpnie Ndeg 1 2 3 i 5 1 P 3 k 5

Concentration de leacuteluat 365 k8 bulla 237 86 155 6 81 15 x 10 mml

1er comptage corrigeacute 597 596 5gt2 258 31it 5668 2336 3152 4950 coups10 m

2egraveme comptage corrigeacute 599 ^95 53 223 30H 5658 2259 2758 52t3 coups10 mn

Activiteacute speacutecifique 1 16 12ltt 12 111 362 365 389 389 328 x 10- coupe10 mnm

Activiteacute speacutecifique 2 161 103 12 9ltt 350 365 376 3raquo0 ii 9 x 1C- coups10 mnm

Rendement total 60 33 7 E 53 20 10 E

IV ne ugravet J ^rrcc lion

ionibrc do ^oupjiO mn tour 0 rj iicoce Jo deacutepart

A c t i v i t eacute opocircciiiiue on coupunio Lev 0 ru du ^lucoiio -k iucircparl -

A c t i v i t eacute speacutec i f ique moyenne do 1 a Lileacutehy malonique p u r i f i eacute (coupanolc 10 mu) raquo t o 9

Propor t ion As mal or

AJ g l u

l-ro

Ai rrjaJu

riv

Giucoije i-C

I r r a d i eacute

Chromatographie Ndeg 1 1

2 3 lt

Concentration de leluatl 118 95 91 pound60 IS1- 1 Iuml 50 bull

1er comptage corrigeacute

2vvfi -yr-iit--

ActiviU- C- i fi

Rendement l rtaj

Terme de correction - V7fclt-

Nombre de coups10 mn pour 01 ce de gluc ose de deacutepart 9 600

Activiteacute speacutecifique en coupsmole10 mn du glucose de deacutepart 21109

Activiteacute speacutecifique moyenne de laldeacutehyde malonique purifieacute Ccoupsmolo10 mn) 45109

As malon Proportion mdash raquo 214 As glu

Proportion corrigeacutee

As maloni As malon] glu I As glu

lt 000

gt010 9

16 9 10 9

- 25 -

La moleacutecule daldeacutehyde malonique contient donc toujours soit le

bullarbone 1 du glucose (dans 12 des cas) soit le carbone 6 (dans

icirc de cac) ce qui exclut leacuteventualiteacute de formation agrave partir

de atomes t3 ou ^^5 dailleurs peu probable car elle neacuteshy

cessite deux ruptures de la chaicircne carboneacutee

- Propositions de meacutecanismes

Leacutenergie de la radiation va entre autre exciter la moieacutecylo w

TUagrave la rupture- La reacuteaction corrneicera par la scission de Is Iilaquo

son la plus faible Nous discuterons plus loin les facteurs cor c

rationnels qui peuvent orienter cette coupure initiale On peut

proposer deux meacutecanismesi compte tenu de la double origine de la

deacutehyde nalonique

a - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute alcoolique

La rupture initiale de la liaison heacutemiumlaceacutetalique peut ecirctre e

visageacutee comme une scission conseacutecutive au deacutepart dun radin

H du carbone 1 cette eacutetape endothermique neacutecessite enviroi

92 kcal

H OH 0 OK

c bull c

a (CH0H)3 (CH0H)3

S s c i s s i o n

0 CH MJrad bull CH

CH OH CH 2 OH

I glucose II

La rupture de la liaison C 3 - C 4 (83 kcal) et le deacutepart dun H

du carbone 6 (99 kcal) neacutecessaires agrave la formation de laldeacutehyde

malonique peuvent ecirctre suivis de leacutetablissement dune double

liaison C=C (-egraveh kcal) Un des radicaux (III) obtenus est un

glycol allylique On pourra consideacuterer un radical comme une

espegravece deacuteficiente en eacutelectron donc stabiliseacutee par loxygegravene-

0

copy

1 a iiflicircryde inaj -ije

bull bullbullgt i i^ i torrvid iuiro ( I I ) cnbi- ecirc t r e conf i r

ijfe e ocircviucircoicirc-cc- au la iuml ia ra to i ri- _ igt5] i a c ide 5

iquucirc (VI)

- 3 -

O CH

C

(CHOH)

I H r ~ CH

I Ciyii

I I

0

b - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute aldeacutehyacirci^-jg

Le deacutepart dur hydroxyle OK neacutecessite jie eacutere celle de la rupture de la liaison C mdash O heacuteria

Lattaque en C a est susceptible de conduire agrave selon le processus suivant compeacutetitif du preacute^

H 0--

-C

H C ^ OH

(CHOH)

I CH

ad

O CHjOl c_oi

I VII

- amp -

Apres coupure C3 mdash C4 et reacutearrai pounderrciit (^ kcaiuml )

H OH ii

iC mdash OS

CKOE

0 Ci

CiiOK

VII

Ciijugrave

VIII

i-aldeacutehyde iralcnirje cet obiom r ar hyagraveroiv^c -io bullbull

du dosage en milieu acide

- mdash c

CHO

0-0-

CHO f

r-CKO

aldeacutehyde malonique

Remarque On peut envisager aussi daboutir agrave la forme eacutenolique de

lacetal daldeacutehyde malonique cependant leacutenergie neacutecesshy

saire est supeacuterieure (19 kcal)

- 39 -

H 0

i C

| 1 HC

J -CHOH

CHOIi

1

CH

CB^OH

Examinons agrave preacutesent comment ce5 icirc pothegraveses saccordent avt-j It-J

variations observeacutees de rendemen radidytique en fonction des

conditions dirradiation et des aracteacuteristiques du glucose

mdash La preacutesence doxygegravene nest y -bull neacutecessaire pour lexplicatio

des deux meacutecanismes elle nu pas non plus dinfluence sur la

quantiteacute daldeacutehyde malonique ruiioformeacutee-

mdash La constance du rendement radiolytique en fonction du deacutebit de

dose deacutecoule de lobservation preacuteceacutedente les pheacutenomegravenes de

diffusion gazeuse (0= par exemple) nintervenant pas

mdash Il est difficile de relier les variations en fonction de la temshy

peacuterature dirradiation aux hypothegraveses eacutenonceacutees Si certaines

eacutetapes sont endothermiques dautres produisent de leacutenergie et

le bilan global doit ecirctre sensiblement nul puisque la concentrashy

tion daldeacutehyde malonique reste la mecircme entre O^C et 8odegC Or

les meacutecanismes a et b sont endothermiques Il na pas eacuteteacute tenu

compte des eacutenergies de reacutesonance qui peuvent stabiliser certains

radicaux (allylique en particulier) ni du facteur entropique

De plus le couplage avec dautres reacuteactions se faisant sur laushy

tre moitieacute de la moleacutecule est susceptible dapporter une partie

de leacutenergie neacutecessaire

bull b orvi- or 1er f a ib l e s irvv iri

rrv c i a eXfo i i Un-- i

bull bull i i i la x uvvc ceux AcircQ l - a H

j-t J iecirc^oxygl jTOise ai iJe kl ucircri bull

bull_bull bull-bull riri e reacutejerlto i t rbr

gtil - c K ^ e r t j cur ie tcie- er

et t ai a i J i t io ie c ^e bullbull t cera

c- F L( raquogtpound-huxi-- raquo j bull -e ieiJ ^orif or-

i -rtiiej ont r eacute a c t i v e s avi-c Loorr

iil io ia-icirc lec o rb i t a l e Libres de^

a^ u c t raiwar t ir a r a l l egrave l u a avec la

i L bull - o^c r--^le alt f l u^e ^ouc-

i- bull-bull - bull riabullbull- f ac i l i t e - d ouve r tu re

i-- a r j bull i bull s i o n acircani - anonegravere B uc

-ic- ccriit e offot i jr rcr-ierrert

fii- -ltbull - ircrta

g bullltx

v

0 0 n

R

lti o ^ v ~rv

0 0 B

I

A C F sont reacuteactives B D E sont inertes [55]- Incorporeacutees da

un cycle agrave 6 centres At B C conduisent aux trois conformations

dun composeacute anomegravere amp dont 2 sont reacuteactives D et E corresponde

agrave une forme o non reacuteactiveraquo dautre part S ne peut repreacutesenter -

cycle pyranose

0 -o-

1 I

CHjOH

etegravese dne attaque sur le carbone en position 2 dans le

iiicircre b est confirmeacutee par la quantiteacute daldeacutehyde malonique

formeacutee dans le glucose le galactose et le mannose En ef-

la corfiguratior anomeacuteriaue de ces trois sucres est iden-

(fcrne bullgt largement preacutedominante) et on peut penser que la

--ipatier au premier meacutecanisme est semblable La position de

roxyie e imposeacutee par lencombrement de CH sOH est eacutequato-

pcr ie glucose et le galactose et axiale pour le marrose

ior poundeacutereacuteraiemeit plus labile Expeacuterimentalement le mannose

it i uicirce quantiteacute daldeacutehyde ma ionique supeacuterieure agrave celle

oacirce et au galactose

Sriverraquo les conformations preacutefeacutereacutees

Glucose

OH en 2 equatorial OH en 2 axial

Or

OH en 2 equatorial

- lto -

Extrapolation aux polymegraveres

Les rendements radioly tiques rapporteacutes comme luniteacute deacutenergie le

rad agrave 1 gramme de matiegravere irradieacutee de deux polymegraveres le maltose

et le maltotriose sont intermeacutediaires entre ceux des formeacutee raquo ot

S du glucose

Or la conformation de la liaison glycosidique est ogt dans les deux

polymegraveres celle du reacutesidu reacuteducteur est principalement 5 (veacuterishy

fieacutee pour le maltose par chromatographic caseuco des deacuteriveacute- trishy

meacute thy 1 silyleacutes) Il semblerait donc qo tous les groupements arhy-

droglucose sont sensibles agrave leffet primaire -uils soient initia

lerert libres ou inclus dans une chaicircne gluconidique Dailleurs

dune part les meacutecanismes proposeacutes plus haut ne mettent pas en jeu

le carbone dautre part la diffeacuterence de position de 1 hydro-

xyle en t dans le glucose et le galactose eut sans influence On

doit donc tendre pour lamylose au mecircme rendement que le glucose -gt

tableau 3

ciyni CcedilH2OH

S OH A OcircH

Types de polymerisations de lamidon

amylopectine

)H OH Glucose 3 I rcsidu

^

llltlH 2 reacutesiduraquo

Kaltoeriost 3 reacutesidus

CBjO

deg J

C H2deg

CH20H CHjOH a l l o a o laquo I t roae

CHO

CH20H r i b o s

g l u c o s e

CHO

VII o mannosfl

CH 20H CH 20H CH 20H CHjOH guloae idoso galuctose taloiraquo

x y l o e c CHjOH

l y x o s e

CHO

t CH2QH

tfrytbro se

CH20H t h r eacute o s t

h Cil 20H

a l d eacute h y d e g l y c eacute r i q u o

Configuration dos ALDCSi-

- i7 -

III - ETUDE DE Lbull EFFET OcircECOJJD SE

L eacutetuje de la formatior daldeacutehyde rca Ionique agrave partir de sucirclu-

io do flu cosy a --to rrotiveacute- ir lo fait que dans 1aridor irdusi-

rou 1 avjii Jit ue -juantit or neacutegligeable deau est vrais erb la io

rcrt ro^ onsable cor me dans bullbull glucose hydrateacute d ure partie de ce - bull

-oliiL- ISMre part u - caioiC avait eacuteteacute proposeacute r-ar J ~ he r

bull Tit ^oj j t il eacutetait inter-- ant do -eacuterifier ses hypothegraveses

Le poundj ucose cet irradieacute sauf speacutecification cor traire raquo sr s-gtlu-

lion aiueuse agrave la concentra tir de C M i tempeacuterature ordinaire bull-

bull reacute seiee dair ei r la dose bullbull C i Mr ad-

Les quantiteacutes daldeacuteh malonique formeacutees sont alors beo-cou

Lus importantes aue celles et rveacutees lorsque le glucose est irradieacute

bull- leacutetat sec Cette diffeacuterence s t due agrave la tajue des moleacutecules de

jeluteacute par les radicaux radioft -es de leau (effet secondaire)

- La radiolyse de leau

Le meacutecanisme de formatio des radicaux libres de leau est encore-

incertain Toutes les th lories partent cependant de la repreacutesenshy

tation suivante de lionis- lion

rad +

0 raquo- iiuml30 + e

Ces deux espegraveces peuvent se recoisbiner et provoquer la coupure de

la l iaison 0 mdash H

e + ^ 0 + ^ H + OH

ou reacuteagir sur l eau [55 agrave 57

e + H_0 - OH + H

H^O + ItjO ~ H a 0 + + OH

H30 + OH m- 21^0

e + Iuml^O ^ H + OH

Enfin les eacutelectrons peuvent ecirctre rapidement hydrateacutes ( 1 0 - 1 1 sec) [5S]

e raquo- e~ Therm raquobull e~ aq

- i(8 -

Les espegraveces initialesreacutesultant Je lionisation de leau sont

donc H OH e~ aq

Dans un second ter-ps -lles peuvent engendrer des espegraveces moleacutecushy

laires stables

IcircOH

-r OH

Lors d i r r a d i a - i o n i eai ire 1 hydrorvrnc rjcleacuteculaire e t l e erc

-yde ihydrc t e ^ r t i i p e r t rajidere t bull ne r eacute a c t i o n er chaicircne

__y agrave 60]

Hi + OH mdash HO - ii

H + IcircLO laquo- bull 0 + OH

H + ^degs ^deg

L preacutesence doxygegravene dissous de nouvelles espegraveces transitoires

ont forneacutees

H bull- 0 2 ^ H0 2

2H0 2 raquo-2iE02 + Craquo2 OH reacuteagit avec i^O maintenant en

OH + H ^ ^ H0 2 +^0 excegraves devant H^ [57

H + OK raquo- K_0 ]

Leau pure ou satureacutee doxygegravene irradieacutee conduit agrave dec intermeacute-

diaires qui en se recombinant restituent plus ou moins rapidement -

leau de deacutepart _

Lorsquune partie des radicaux OH est utiliseacutee pour reacuteagir avec ^

un soluteacute par exemple le glucose il y a accumulation de peroxyde S

dhydrogegravene -

i

- 9 -

1 i i 2 0 mdash H + Z OH

K K + 2 0 2 H 0 2

2 HO s - Kg0 3 + 0 2

2 pound plusmn j c o s e + 5 OH raquo p r o d u i t s de r a d i o l y s e

c ^ l u c o r - e + ^ H 0 + 0

La presence de peroxyde dhydrogegravene dans les solutions io r_ r

ou agraveaicircu 1urido humide ( jgt t) irradieacute a eacuteteacute er effet mcrtreacuteo

colcagraveneacutetrie [5S] Il ne provient pas du glucose- lui-mecircme r -

en trouve pas jar irradiation agrave leacutetat sec [59] [^0]

Irflueree des conditions dirradiation et des caracteacutericti -

a - influence de la dose et de la concentration

Lors des irradiations du glucose sec ruuz avons noteacute bullbullbull

quantiteacute daldeacutehyde malonique variait lineacuteairement ave bullbullbull

pari la dose dirradiation et la quantiteacute de produit irr--

dautre part-

Les caracteacuteristiques de leffet secondaire sont sensiblerie

diffeacuterentes (fig 15 et 16)

mdash Ainsi la concentration daldeacutehyde malonj icirci crnicircl i v ^

dose et tend vers une limite Aux fortes doses dirradiai c

et aux faibles concentrations de glucose on observe de

plus une deacutecroissance Ceci peut ecirctre imputeacute agrave la radiolc

de laldeacutehyde malonique ou agrave sa destruction par reacuteaction

secondaire avec un autre produit de radiolyse par exemple

aldeacutehyde malonique - raquoraquo hydroxy-alcoyl peroxyde mdash-^ acide maionicr-

En outre la formation daldeacutehyde malonique est indeacutependante

de la teneur initiale en glucose dans un certain domaine do

concentration On peut adopter pour expliquer ces variations

une hypothegravese voisine de celle de ALTMANN [61]

- 50 -

Dose (Krad)

ir 15 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde malonique agrave partir de solutions de glucose

M 1 - concentration initiale du glucose TcggF

M 2 - concentration initiale du glucose -7mdashbull 3 - concentration initiale du glucose

2D

- 51

c j CM [ C O

oj

02

10 r2 i6-i 21G1 [Glucose] mi

figlb - Influence de la concentration initiale en glucose sur la variation de la quantiteacute daldeacutehyde malonique radiofonnee (solution eau dis t i l leacutee dose 0 f5 Nrad)

o c lu

-bull M bull i f bull u - 1

r - a r - i - a w c bull 1- bull i -ni

dcc- J i r r a d i a t i o r

^ = i(UcircH k (Pbdquo ) (oH) d eacute d u i t de raquo- (lt) e t ( 3

o o r r s c Gi d u t r _ i t u

f a ~ t e u r de c c r v e r c i c r G It r e r d c n e j t e f o r n a t i o den aux Oli G 1 - D e t i c ue~- v a l o j r i u i t i a l e u du g l u c o s e e t de P

l e - r a d i c a u x d i j i a r a i s j e n t e C ~ 1 0 ocirc e c Donc

agraveOH

7 OH =

bullpoundbull ampC e t u GOH = OH ( k g l u 0 + kj P Q )

cr GOH

en r e m p l a ccedil a n t d a n s ^

dll k a G(OH)

ltD ~ k g l u 0 + k p P 0

( g l u ) on p o c e K = k a [G ( 0 H ) 1

k g l u Q + k P 0

9- ^ j j = K ( E l u ) = K ( c i u 0 - M)

- 5 -

(glu - M) = K M d H - d (8 l uo H) car gluc - constarte

= - A ducirc (eiu0 - K)

^ glu - H = C e c o

pour D=0 K=0 C=poundiu0

15- Cpoundiu0 - Hy = giuc (e gt

U M = gluc (1 - eK D)

la representation de cette fonction est donneacutee firre

La juartiteacute de produits radioforrceacutes donc daldeacutehyde maloniyue

ivor la dose puis tend vers une limite

Le- reacutesultats expeacuterimentaux sont plus complexes et aux fortec

plusmnoir lavons vu laldeacutehyde malonique est lui-mecircme deacutetruit

Un calcul semblable permet dexpliquer lindeacutependance viocirc~agrave-

de la concentration initiale de glucose

par deacutefinition on peut eacutecrire

i amp r I u l icirc k bull (G OH) 1 dH

k1 elubdquo + le P

dapregraves 8

k G (OH) 6 GM = S i uo G M = rendement de

k glu0 + kp P 0 formation de

17- agrave - -Jpound-L_ bull _Ji_ipound G H k G(OH) k glu0 G(OH)

Lorsque gluQ ^ P Q GM est indeacutependant de la concentration en

glucose

Cest le pheacuterioegravene important traduit par la courbe theacuteorique figu

et observeacute expeacuterimentalement figure 16

G i j 0

Dose

f i r - - Repreacutesenta t ion graphique de M = J 1U 0 (1 - e~ )

Glo 0 laquop Glu 0 gtP 0

fig T8 - Representation graphique de J_ k 1 kp Po gH gTOcircET (en fonction de la concentration en glucose)

k iTOcircST + k glu0

- gt -

I l faut orf i otor ro l e ra ort r^-U-hy it- ma i oni-jue radifucircrir

lt- io t-ilaquobull-bull i rr iitgt -bullbullbull ru i r --lArab L lt-ltt laquoari a gt oree

r ^ t i c bullbull f~-bull OJ-o aug^ei i c i i ^ - t -- l nvu- v irL- f a i t

bullbull bull bull L r jr t M - i - ra o^^ av-- le r - 1 -

ni bull i- rcrt v J 3 rt i ~i l i ocirc rerre CH

ave- JI k ie 16 CH M - 1 2 c 1

Lour ad ii tier avs irra-Jiatio di iie la -j-uajLiiI- daldeacutehyde ma-

loni jue (fie- ^ ) ampJ- revanche lef fc t est iwcroocirc apregraves saturashy

tion dec solutions par le p rot oxyde dazote bdquoG qui induit la forshy

mation dec radicaux OH agrave partir des eacutelectrons aqueux (fig 22)

e aq + iumli20 raquo- K 3 + 011 k = 86 1Q 3 M1 sec 1 [63]

Lespegravece reacuteactive de 1eau responsable de la formation de 1AH

es donc bien le radical OH

- 5 -

fig 19 - Influence de la concentration en glucose sur le nombre de moles dAM radioformeacutees par moleacutecule de glucose-

- 56 -

i

j

532 1

i O a 1

i 20 bull

1 i

10 lt

i

^y 2 4 6 8 10 12 Pil

fig 20 - Influence du pH dirradiaiumliOiumli sur la formation daldeacutehyde aaloiugraveque laquo (solution molaire de glucose dose 2 Hrad)

tPieges agrave OH] m

fig 21 - Influence de la concentration de divers piegraveges P -iia libres sur la formation daldeacutehyde malonique -~u - -s - lirradiation Y du glucose en solution -olcire

1 - CH3 CH OH

2 - CCH) CE OH

3 - K Br

60 -

- 5 mdash 1

51er-

f iCcedil 22 - Evol^t io le -I-ilv^- ial^1i c x ucircaii1 ormeumlegrave ^onct ion de la conceji trat icirccr uc ^IUCQJU OU preacutesence de

mdash 1 - KbdquoQ

mdash 2 - Teacutemoin eau distilleacutee

mdash 2 - CK3 CH OK

- 61 -

kcrarrie Le r a d i c a l OH ea t connu pour ecirc t r e un pu issan t cxyia

r eacute a c t i o n avec KMn04 e s t pa r exemple l a s eu l e oj i l J

j o r t orrre ur r eacuteduc teur - Dune jjianiere geacuteneacute ra l e i l

s u s c e p t i b l e d a r r a c h e r un hydrogegravene

H K

I ^ I R C mdash 0 mdash K ^ O H raquo - H C f R mdash C C

I ^ I R fi

E rrilie busiq-je i l e s t deacutecoEposj e t le r a d i c a l C

possegravede des p r o p r i eacute t eacute s semblables

OH OH mdash HjO + 0

K K

I ~ ^ _ R mdash C mdash 0 mdash H ltdeggt0 R mdash C mdash 0 + vil

I ~ I R R

R R

I I O H + S mdash C OH R mdash C mdash 0 + K_

I

- Marquages isotopiques

A une solution 5 10 M de glucoso pH 1 1 satureacutee doxygegravene esz a c

teacutee une faible quantiteacute de ce sucre marqueacute au 1 4 C en position Cx

ou C s

Apregraves irradiation (5 Mradi 130 kradh) laldeacutehyde malonique est

seacutepareacute comme preacuteceacutedemmentraquo Les purifications du complexe ave 1 bull

sont effectueacutees par cristallisations successives dans leau et par

chromatographic de partage sur colonne de cellulose Lactiviteacute

speacutecifique eacutetant constante au cours de 5 opeacuterations on estime que

le complexe est suffisamment purifieacute

Glucose rrgtaroieacute on p o s i t i o n

11deg c r i s t a l ltdeg c r i s t a l - ^ 0 u r i i U a l i c c r i s t a l icirc e l u a t chrc-

i - a l ( n o i e s ) i bull 0 mdash - Q- V 10 - 5 10 _ - 0 06 10-

A t i v i t eacute t o t a l e VL- 0 s i Mi tes

10 o i 1 C S i j 10- J 0 1 0 t is- 10 e

- i v i t ocirc s p eacute - i - i 21 10

0 1 ) h

jucircoitioi ugrave

bull - i m a l I n o l e ocirc ) 1 1 8 E io-= 115 1 0 - 6 03igt 1 0 0187 10 - 0 05^ 1 0 _

gtbullbullbull ivitiuml t o t a l e o rs 10 minutes

o- bull5 10= i 10 s idj 1 0 - e10 10-

- icirc i v i t eacute speacute = i -3V o 1 0 iK 10 1 c iraquo 1 0 1 0 ltt 1 0 1 0

b 1 0 1 0

i ----is~iumlrt - S bull - - bull bull - -JIuml l ^ 1 5lt

La r a d i c l y s e i n t e r n e e j t i c i neacute^IigeaLiO levant c o l l e p rodui te r-ar

le rayonnement car l a juantivl- Jali-Shv-Jc- ralor i ^ e ferrreacutee ir

i r r a d i a t i o n 7 e s t t r egrave s s^ i icirc r i eure gt e ucirc p glucose j e

Les bull amprOto rer-reacute^prrTit rraio-iq^e contenant l e carbone rcarqueacute -n-t bullbullbull-i- - - LJvemert de 8 igt e t

10 icircioir 1^ -lLiBaiiumles a ldeacutehydiqje e t a l c o o l i q u e

P ropos i t i ons de ae--ajd^mea

ues meca-Jpoundr5 voa r -_-

i-i-jpound lt--v-2- -Liri T L

v l a i t que- l-Mg-^t ^ t i

viuml-ovoja^ pour l a r a d i o l y s e en mi l ieu

-bullelle en s o l u t i o n en tenant compte

r a d i c a l -OH de l e a u

- 63 -

On peut concevoir que lattaque du radical OH conduise agrave

chement de H- sur lhydroxyde du carbone t

H OH

Y CHOE I CKOH

I HCO^K iO

CK OH

1

H OH -C I CHOH I CHOH

HCO I

mdashCH I CJLOH

II

Le rearrangement du radical II aboutit apregraves rupture de la

C mdash C au composeacute III

H OH

-V CHOH

H C amp + 7 kcal

mdash-c

I CHOH i CHOH

CHjOH II CHCK III

te composeacute III peut ensuite eacutevoluer agraveampns deux voice digegravere1

H ^0

I

a - Hydrolyse de la liaison aceacutetalique

CHO

CHOH

__ CHOE CHOK

COM

CEO

CKOH

CE OH

IV

l

H OH C

_ II

v- 2 C bullbull=lt-

Laiiic - i et cr suite rOcej^aire dc

-ur ie carl-o-e c du r a d i c a l V c e t t e

j i t d i rec te-re c o i t ar i i t e r n eacute -

cc

c

CHC

ci-

ildeacutehyde r-aicrirje

rc conditions expeacuterimentales to de laldeacutehyde ralonique sont

i icr-eacutes i partir de lextreacutemiteacute aideacutehydique

Counure horolytiaus de la liaison acetaliccedilue

Le radical III pourrait aussi conduire apregraves coupure horcolytique

de la liaison C mdash 0 heacuteniaceacutetalique sercolable agrave celle postuleacutee en

rrilieu solide s la forme eacutenolique de laldeacutehyde nialonique

K 0)

l c I

CHC i I CHOK CKO

CKO

omdash-mdashOH

CE OH

III

8h kcal CH I CKOE

- 6J -

CHO CHO

I I bullCHOK laquo- CH

f 1 ltCHOli CKOH

XII XIII

lit-rai responsable de la formation ugrave partir de bullbullbull-

rLi al tccli ie I riucose de seulement 0 de laldeacutehyde- r-~

Or p e t er effet penser quen milieu liquide bullbull

r aux pi extrecircmes lhydrolyse est plus facile

la -jeupure horr-dy tique

biccussion

Le-iuml variations de la concentration en aldeacutehyde mala ni que ob^t rv----

en fonction de la dose dirradiation et de la concentration e -

bullcse sert compatibles avec tout node daction indirecte

Lee effets de xalcooi du bromure de potassium et du protoxy-i--

d --ote ronf irment i attaque initiale des radicaux OH

linfluence de loxygegravene est nulle et ce gaz nest pas impliqueacute

dans lexplication des rcecanisres

I] est difficile de comparer les rendements raaiulj tidies du glushy

cose du mannose et du galactose les pourcentages relatifs dej

formes or et 9 eacutetant diffeacuterents en solution dans leau

En milieu basique la stabilisation de la forme eacutenolique de lalshy

deacutehyde malonique peut expliquer le rocircle favorisant dune eacuteleacutevation

de pH

En conclusion les meacutecanismes proposeacutes ici sont assez diffeacuterents

de ceux deacutecrits par Scherz Nos reacutesultats expeacuterimentaux ont montreacute

en effet que dans les conditions dirradiation utiliseacutees (solution

dilueacutee pH eacuteleveacute) laldeacutehyde malonique provenait contrairement agrave

lhypothegravese de cet auteur principalement de lextreacutemiteacute aldeacutehydique

du glucose

- CC -

- Extrapolation aux polymegraveres supericirz (fipound- 2)

La comparaison des re demets Ju glucose du rraltose et du maltti-

trio^e net e eacutevidence le roio Au r^rb^nc i

Lorsc- roi -vi o-t xrri li ]eacute in la lai^oi pound lycos i il j e il ny

a plu s pe_- it i 11 teacute d at tu e r ar 1er r in aux Li je eau corrt-

il est oslieacute dans les meacutecanisme- deacutecrits r 1J- ha-it

Seul lej cyles A correspondant bull 1 ex i reacuterri teacute rcr reacute iuc t ri -e

chaicircre irrite cdiraieit i laldeacutehyde rralcri pjc (ne hydre lye

de la liaison jlycosidique serait neacutecessaire) Jre f ra bull tio Je r

dicaux CH Je leau part ici erai t r le y-le E C - d autr-s

reacuteactions et eraii or censeacute ueje LIA Li lisat le - ia [reduction

daldeacutehyde rraionisue -iui deacutecroicirctrait e fonctic de la lorQuer

la chaicircre

Jre extrapolation ugrave 1 any lose condi t ugrave admet tre vc leffet bull-bull

condaire serait donc neacutegligeable Ceci cat en accord avec les reacuteshy

sultats obtenus sur lamidon irradieacute agrave leacutetat solide pour lequel

les concentrations agravealdeacutehyde malonique r augmentent pas aux forshy

tes humiditeacutes contrairement agrave ce que lon pourrait attendre de

1effet secondaire

Dans 1isomaltose les carbones 4 des deux cycles sont libres et

rien nempecircche quapregraves hydrolyse ils participent tous deux agrave la

formation daldeacutehyde malonique cest ce quon observe en effet

expeacuterimentalement

67

fig- 23 - Irradiation du glucose et de ses polymegraveres en milieu liquide agrave diffeacuterents pH

1 - glucose

2 - maltose

5 - maltotriose-

oi^h^-uirifmdash

te rr--t lti J u b i

i _a JOI-bull i bullbull l-it-hyis rraiori _bull = oer est ajouta -J volume

A_-ide d thiobarbiturique 072 g

Acide trichloracitique 1 y g

1^0 QSP 100 ml agrave 20degC

Arregravef chauffage agrave 6CdegC pendant 60 irn le meacutelarge est refroidi et

lu densiteacute optique agrave j32 rn est lue agrave laide dun spectrophoto-

mttre Optica CFt R

EVAPORATION DE LALDEHYDE MALOKIQUE

Laldeacutehyde malorique est seacutepareacute ainsi que tous les produits de

radiolyse volatils par evaporation sous vide agrave ^ucircdegC et piegeage

agrave -TS6degC (fig 26)

La solution est preacutealablement acidifieacutee par 2 ml HCL

- 69 -

qgSTALLISAilOi DU COMPLEXE

Le- -urj IP-XC ATB-AM r eacute c i i t e c o u s ic r rce -le p a i l l e t t e s d eacute c

^J^-L uprucirc i a c i d i f i c a t i o n (HCL lt m l e t r e f r o i d i s s e r c e r t -ie

bull-iorr a r j e - j r c ^ I i e s t e n s u i t e f i l t r eacute s u r v e r r e f r i t t e H C t

JHtfCKATUuiiAiiilE

J bullbull 2- bull bull bullbullbull bull i Uo- a o i i U icirc L O _oro i c r e

bull i a v bullbullbull 1 bullbull c e- f i non a r t i bull J I O ^ s e n t eacute l i - i n eacute e s

icirc-e a v-- bull 1- i e u i a -bull= gt r J e deacute - a r t a t i c

c u i -bull--- lt iy irp l e x t- bdquo o n t a_L xiquCC-r ^ ic-

bullie taille aj ro rieacuteo aux quantiteacutes agrave purifier Un lavage gt

i iric I AT5 te lCA ei egttc-G et diverc produits de raJic

Le Oi ugte ~Lt ensuite -JluC par u ir-eacute lange ea - ampiumltce

mdash mdash Par compteurs type GEIGER KULLER les solutions ( C C bull=

iz eacutevarcreacutees agrave laide ciun eacute iradicircaeur sur des coupelle i -

niriurr Ces d e m i Ore dont introduites dans lappareil e bullbull

tauje ett automatique

Par scintillation liquide Apregraves oxydation dans un four agrave catiy

le C0 marqueacute est recueilli dans pound0 ml du meacutelange suivant (fir bull

Pour un litre

220 mi dalcool meacutethylique (solvant)

330 ml de pheacutenyl-eacutethyl-amine (fixateur de C0 S)

fOO ml de toluegravene (scintillateur primaire)

7 g de Butyl PBD (scintillateur secondaire)

pu ml deau (solvant)

Lactiviteacute est mesureacutee par scintillateur liquide

PREPARATION DALDEHYDE MALONIQUE POUR ETUDE EN LUMIERE UV

Laldeacutehyde malonique teacutemoin est preacutepareacute par hydrolyse acide du bis-

dimeacutethylaceacutetal du commerce (10 ml de solution molaire dacetal

2 ml HCl concentreacute chauffage agrave 30degC pendant 60 mn) (fig 24 - 25)

- 70

fig Zh - Influence de la concentration en acide sur lhydrolyse du bis-dimeacutethyl aceacutetal de laldeacutehyde malonique (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique agrave 267 ira)

- 71 -

fig- 25 - Influence du temps de chauffage agrave 600 sur la formation daldeacutehyde malonique par hydrolyse acide du bis-dimeacutethyl-aceacutetal (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique

267 ara)

ro c IUgrave-U -iu bull c a lt-T ur e^ ^Oucircte-bullbull-- bull - UL Zul i o bull bull bull

To IOiit agtregraves chauffage i^^C agrave I ocirctuve ^ojjj^^i i h e a r e r

ADUIIIC -ii- x-^r

t i l e e s t oifLCicircueacutee j ^ r

a) lyoLhplusmnlXLnzij bull icirc- ^ e l a ^ e tie icjij de ] lii-oae e t do KBr

t J -lplusmnlirO JX ougt2rcs

- 73 -

DIFFERENTES FORMES CRISTALLINES DE GLUCOSE

Glucose du commerce (Prolabo) anhydre ou monohydrate

Sirop de glucose eacutevaporeacute sous vide (20 mrr Hg 30degC) agrave laide dun

rotavapor Biiumlchi ou dans un dessicateur en preacutesence de P_Ofl

Glucose lyophiliseacute agrave laide dun appareil Sogev type Subii-i

CHROMATOGRAPHIES GLC

Preacuteparation des deacuteriveacutes trimeacutethylsiJyleacutes Le sucre J5 mg) est

dissous dans 1 ml de N N dimethyl formamide qui a our proprieacuteteacute

nous lavons veacuterifieacute de conserver la configuratio anomerique La

silylation est reacutealiseacutee par 1 ml de N 0- bis-tri-ieacutethyl-silyl-

trifluoro-aceacutetamide O de trimeacutethyl chlorosila _e) Le deacuteriveacute obshy

tenu est susceptible decirctre chrouatographieacute en aase gazeuse

Chromatographie La chromatographie est effectue sur colonne SE 30

(2 m 18 de pouce) par eacutelution isotherme (c onne 200degC injecteur

250degC deacutetecteur 250degC) agrave laide dun chrom ographe F 30 Ferkin

Elmer

pH DIRRADIATION

lgtc TgtH -cyous sont nxeacutes par des tampon phospnate 05 M et les

pH extrecircmes sont obtenus par addition e soude ou dacide chlorhyshy

drique -

NOTA Le pH varie tregraves peu (lt 1 pIT en cours dirradiation dans

ces conditions

Vide primaire Coton de virra

Azote

liquide

(-1B0raquo Ciuml-

f

riuml 11

sp

l i Soj-ution U C - Glucose _ -

Agitateur bullbullgnetiqua

MEGE I I PIEGE 2

fig-26 - Meacutethode dextraction sous pression reacuteduite des deacuteriveacutes volatils scheacutema de principe

- TJ -

agrave Mlaquoraquoi|tugtl control (-were)

D D

f i g 28 - Meacutethode doxydation des composes marqueacutes ( intertechnique S A I l l bullcheacutema de principe)

- 76 -

CONCLUSION

Au cours de ce travail nous avons vu que laldeacutehyae malonique

Dcuvait ecirctre formeacute directement par irradiation du glucose sec ou par

1intermeacutediaire des radicaux de leau lorsque cette derniegravere eacutetait

preacutesente

Les meacutecanismes reacuteactionnels que nous avons proposeacutes ne sont sans

doute pas la traduction exacte de la reacutealiteacute mais ont lavantage decirctre

en accord avec les reacutesultats expeacuterimentaux

Leffet direct conduit agrave une production daldeacutehyde malonique proshy

portionnelle agrave la dose indeacutependante du deacutebit de dose de la temshy

peacuterature dans un vaste domaine de la preacutesence doxygegravene et de

leacutetat cristallin du glucose En revanche la teneur en eau et la

forme anomeacuterique du glucose jouent un rocircle important Par marquage

isotopique on a pu montrer que les deux extreacutemiteacutes de la moleacutecule

du glucose participent agrave la formation de laldeacutehyde malonique

Lextrapolation aux polymegraveres lineacuteaires (maltose maltotriose) met

en eacutevidence lindeacutependance du rendement de radiolyse vis-agrave-vis de

la liaison a 1 - 4 et permet de penser quil tend vers celui du

6 I ^ u i i c ugraveo110 i camelo te

Leffet indirect est lieacute agrave laction des radicaux OH de leau Il

se manifeste lorsque le glucose est irradieacute agrave leacutetat suffisamment

hydrateacute ou en solution Dans ce dernier cas et en accord avec la

theacuteorie geacuteneacuterale la concentration daldeacutehyde malonique est indeacute-

peacuteiiugravecujLt de la concentration en glucose dans une large mesure et

ne varie pas proportionnellement agrave la dose Loxygegravene est sans inshy

fluence notable mais on observe une forte activation aux pH eacuteleshy

veacutes Lutilisation de 1 4 C a permis dattribuer agrave lextreacutemiteacute aldeacute-

hydique du glucose lorigine de la plus grande partie de laldeacutehyde

malonique La polymeacuterisation du glucose par liaison 01-4 entraicircne

une diminution du rendement radiolytique Ainsi leffet indirect seshy

rait neacutegligeable dans lamylose

- 77 -

Il serait inteacuteressant pour continuer ce travail dextrapoler DX

polymegraveres plus eacuteleveacutes en utilisant divers polyholosides obtenu t ajregrave

hydrolyse meacutenageacutee de lamidon par chromatographie sur biogel jampr

exemple

Quoiquil en soit on a pu mettre en eacutevidence agrave propos de la forshy

mation daldeacutehyde malonique des diffeacuterences de comportement di rlucjo

vis-agrave-vis du rayonnement ionisant selon ou il est libre ou irccrrcr-icirc-

dans une chaicircne glycosidique Ceci incline agrave la prudence danc 1-JZ-J~

polation au polymegravere des reacutesultats trouveacutes sur un monomegravere

- 78 -

ANNEXE

Nous rappelons ici les uniteacutes utiliseacutees en radioactiviteacute et

nous indiquons leurs eacutequivalents biologiques geacuteneacuteralement fondeacutes

sur les effets que produisent les radiations ionisantes dans lorshy

ganisme

On trouvera les mesures pratiques fort bien deacutecrites dans la

thegravese de Monsieur Jean MORRE deacutejagrave citeacute

- 79 -

UNITE DACTIVITE

Le curie (Ci) Le curie caracteacuterise la source eacutemettrice

La masse de radioeacuteleacutement pour une activiteacute de 1 curie est tregraves

variable

mdash 3 tonnes duraniur 3S

mdash 09 rg de cobalt 60

mdash ^3 microgrammes dor 198-

Ceacutetait dabord lactiviteacute de 1 gramme de radium- Officiellement

cest la quantiteacute de tout radioeacuteleacutement dans lequel le nombre de

deacutesinteacutegrations est de

37 x 1 0 1 0 par seconde

Lactiviteacute massique ou speacutecifique est lactiviteacute par uniteacute de

masse dune substance consideacutereacutee Elle sexprime en curiegramme

ou en ses sous-multiples

UKITE DEXPOSITION OU DE DOSE EMISE

Le roentgen (R) Il caracteacuterise un faisceau de rayons X par ionisation

provoqueacutee dans 1air

On mesure ici la charge eacutelectrique transporteacutee

1 R = 2083 x 10 9 paires dions par croa dair

1 R = 16 x 101 paires dions pa granirc d air

1 R = t Ues cm3 dair = 770 Ues gramme dair

1 R = 677 r 10 e MeVcm3 dair standard

1 R = 0838 rad

1 R = 524 x 10 7 MeVg d a i r = 52 x 1 0 1 3 eVg d a i r

1 R = 0107 ergcm 3 d a i r = 869 e rg g d a i r

1 R = 93 e r g g d eau ou de t i s s u s v i v a n t s

- 80 -

UNITE DE DOSE ABSORBEE

Le rad Internatic nalement 09^3) raquo c est luniteacute de dose absorbeacutee-

Elle est fonction des caracteacuteristiques du champ de radiation o~

point consideacutereacute et de la composition eacuteleacutementaire do la natiegraverishy

en ce point

Elle est eacutegale agrave une eacutenergie diviseacutee r-ar une ira se

Indeacutependamment du temps passeacute agrave ceacuteder leacutenergie

1 rad = 100 t g de matiegravere quelconque irradieacutee

s 01 joule par kilogramme

La valeur du rad est sensiblement eacutegale agrave leacutenergie libss-bull- bull_--

de leau (ou des tissus mous irradieacutes) par an faisceau io r-yz X

tel que lexposition soit de roentgen

On peut se servir du rad avec des rayons X gamma neutre bull-bull-

trons protons

Remarques A une exposition de 1 roentgen correspond ure dose

absoijeacutee de

mdash 0869 rad dans lair

mdash 09S rad dans les tissus mous

mdash 08 agrave 097 rad dans leau pour des rayonnement

deacutenergie comprise entre 10 keV et 3 HeV

Si une chambre dionisation a donneacute pour des photons deacutenergie

infeacuterieure agrave 3 WeV agrave un certain endroit dans lair une exshy

position de 1 roentgen le corps humain agrave la mecircrce place receshy

vrait 096 rad

ME5DRES BIOLOGIQUES

Le LET (Linear Energy Transfert) 1 keVmicron deacutecrit leacutenergie

deacutepenseacutee drns les tissus en fonction de la longueur du parcours

LEBR (Efficaciteacute Biologique Relative) = I rayon X de 250 keV

dionisation speacutecifique de 100 paires dions par micron deau ou

de tissue Cest une ionisation speacutecifique-

- 81 -

Le REM (Radiological Equivalent Man) = effet biologique ducirc agrave

labsorption de 1 roentgen de rayons X ou gamma

Un rem = 1 rad X EBR

= EBR e rSEcirc d e tissus

Mesure indispensable agrave leacutetude de certains paramegravetres telles la

radiosensibiliteacute cer luniteacute pratique utiliseacutee pour les vashy

leurs de radiorrotec t _-i

Si lon connaicirct la dose absorbeacutee on peut passer acirc la notion

deacutequivalent de ucirczr2 en pondeacuterant la valeur trouveacutee par un facteur

exprimant le risque relatif correspondant agrave la qualiteacute du rayonshy

nement

Cest le facteur de qualiteacute FQ relieacute agrave la densiteacute des pheacutenomegravenes

eacuteleacutementaires dionisation et dexcitation au voisinage du parcours

de la particule chargeacutee

REM = RAD X FQ

Le rem correspond au risque encouru par un organisme huma_n ayant

reccedilu une dose de 1 rad de rayons X ou gamma

PRINCIPALES VALEURS DE FQ

Rayonnements FQ

X gamma 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale gt 003 HeV 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale lt 003 MeV 17

Neutrons thermiques 3

Particules infinies naturelles protons de faible eacutenergie neutrons rapides 20

Noyaux lourds de recul fragment de fission 20

Une personne soumise pendant un an agrave un flux de neutrons thermishy

ques de 700 Ncm asec recevrait un eacutequivalent de dose de 5 rem

laquelle est la dose annuelle maximale admissible fixeacutee pour la

cateacutegorie de travailleurs dits directement affecteacutes agrave des trashy

vaux sous rayonnements

- 82 -

Le rem est leffet biologique de 12 g de radi-m 226 agrave un megravetre

pour les tissus exposeacutes pendant une heure

Outre la quantiteacute deacutenergie ceacutedeacutee agrave la matiegravere irradieacutee il faut

tenir compte aussi du temps neacutecessaire pour deacutelivrer cette eacutenershy

gie

Une mecircme dose provoque des effets moins graves si elle est eacutetaleacutee

dans le temps Si le temps est suffisamment long une dose mecircme

importante narrive jamais agrave provoquer des effets dits seuils

Les normes de seacutecuriteacute (ou) doses maximales admissibles sont resshy

pecteacutees si lon calcule agrave lavance le temps de travail maximal

en preacutesence du rayonnement

En prenant lheure comme uniteacute de temps on aura

mdash deacutebit dexposition = en Rh

mdash deacutebit de dose absorbeacutee = en radh

mdash deacutebit deacutequivalent de dose = en remh

EFFETS SUR LORGANISME DEFINITIONS DES LOUES

Dose Maximum Admissible cest la dose totale de radiation reccedilue par

un individu et jugeacutee incapable de causer des troubles appreacuteciables

au cours de lexistence Elle varie sil sagit de la seacutecuriteacute inshy

dividuelle dune petite ou dune large fraction de la population

Concentration Maximum Admissible Elle repreacutesente la concentration de

chaque radioeacuteleacutement dans leau et dans lair qui apregraves obtention

dun eacutetat deacutequilibre dans le corps de lindividu qui la ingeacutereacutee

ne donne pas une irradiation corporelle totale deacutepassant une vashy

leur de 03 rem par semaine dans lorgane critique (organe le plus

sensible agrave ce radioeacuteleacutement)

- 83 -

Officiellement la CMA dun radionucleide est lactiviteacute volumique

de ce radionucleide dans lair inhaleacute c dans leau de boisson

qui pour une inhalation ou une ingr -ion exclusive et continue

entraicircne leacutequivalent de dose maxi al admissible au niveau de

lorgane critique lorsque leacutequilibre est atteint ou apregraves cinshy

quante ans dans le cas de radioeacuteleacutements agrave peacuteriode effective longue

Leacutequivalent de dose est deacutefini pour les besoins de la protection

Cest le produit de la dose absorbeacutee par le facteur de qualiteacute

le facteur de distribution de dose et dautres facteurs adeacutequats

bull C H mdash C H -I I

UN Off

- C - C H -I I

OHOH

H C - C H - C H mdash C H -I I I I OHOH OH OH

CHmdashCH-CHmdashCHmdash i I I I bull OH OH OH OH

bullCHmdashCHmdashCHmdash OH- CHmdashCHmdashCHmdashCII- CHmdashCH=CHmdash 0 - + 1

bullC-

1 1 raquo II 1 1 II OH OH 0 O- OH O

Meacutecanisme proposeacute par H SCHERZ

iIV3~SITS LE E2CIT t 3 C C r i l

HT ESS SCIZICSS

U K - A S 3 E L L 3 H I

- bull bull -23 _ _ D E _ _ 3 A _ -icirc_sos

agrave 5- ^ ~ VF

Le Vico-yreacutesident de lUniversiteacute

Universiteacute de Droit dEacuteconomie et des Sciences

A I X - M A R S E I L L E III H - DUSSARDIc2

FACULTEacute des SCIENCES et TECHNIQUES 1raquo SAINT-JEROME Rue Henri Poincar 13397 MARSEILLE CEOEX 4

81raquo -

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Imprimeacute par le Bureau de Documentation

CENCADARACi1E

Page 3: ETUDE DE LA FORMATION DE L'ALDEHYDE MALONIQUE AU COURS DE

Je tient agrave -ei^-ciei -omiuiA P GiCPltJ VI ltCgt7fAUH de laccueil quil ma Keacutesesueacute dani ien ACAvice ainhi ccedilu ontiCLii LSMHT-LLBC cou te groupe duquel il ma eacuteteacute frici cuiliakle de tJi----if fcl

Mes iumlicjrecicrltejplusmnti vont eacuteg^lerent agrave eiiiexLM

JtLUGLR VCAGM1FE BtAEGELi GBERGER

qui ont accepteacute du AicgcA au juAy

J e tieri acirc ciptocirciic-iuml ira KtconnaLliiarcz agrave Uomiamt EMMOCIL pou teA ugravencrbabZci comgteipoundamp quil ra podiouecircgt e-t agrave torjie^i GLLC-

pouA laljrabic attention quil a accoldeacutepoundagrave mon tAavail duAoU deux KTKV

Enampin Il mzit ampiegravei agteacuteable de ta-pctcA que texte Tke-ie bull fiait jaaali pu eacute t t e piecirciejitce ampagtugt laide quotidienne et bienveillante -bull mei camaiiadti de travail

- 1 _

IHTRUcircDUCTIO

La production accrue daliments et la neacutecessiteacute dune zorzor-

vatior en vue de leur distribution pose un problegraveme aigu Les meacutethode

traditionreles (seacutechage sa aiso fumage froid marinade steacuterili-

satioi thermique emploi dantiseptiques) preacutesentent des ircorveacuterior-bull bull

diminution des proprieacuteteacutes nutritives alteacuteration des proprieacuteteacute c-r -

rolertiques utilisation passive dadditifs chaicircne de froid rcrti bull

Les possibiliteacutes de deacutesinfection de stabilisation et de ce -- -

vatior des denreacutees offertes par les radiations ionisantes peuvent ~J -

vrir la voie agrave des applications industrielles Lirradiation r reacutes-nt--

nctannent 1avantage de deacutetruire les niereacuteorganiseacutees sans eacutelevacirctit d-t

tempeacuterature et agrave 1 inteacuterieur dun emballage et anche ce qui eacutevite I bull=

recontaminacirctions ulteacuterieures De nombreuses eacutetudes ont deacutejagrave eacuteteacute entreshy

prises sur les viandes [1] les oeufs [2] les ceacutereacuteales L3]- les poisshy

sons igt] [5] les fruits [6] e t c

Laliment irradieacute est cependant le siegravege de reacuteactions chimi p e-pound

pouvant eacuteventuellement produire des composeacutes toxiques- Il est de ne-

neacutecessaire deacutetudier linnocuiteacute du traitement

Le groupe de radio-conservation des denreacutees Service de fiadio-

agronomie du Centre dEtudes Nucleacuteaires de Cadaracicircie a pour objectif

deacutevaluer lefficaciteacute et linnocuiteacute de lirradiation daliments pulshy

veacuterulents pour lesquels la mise en oeuvre des proceacutedeacutes classiques de

pasteurisation ou de steacuterilisation par la chaleur a des conseacutequences

neacutefastes sur le goucirct la couleur et surtout la structure Les indusshy

triels ont donc tendance agrave utiliser des produits chimiques dont la

gamme est tregraves eacutetendue (oxyde dethylene oxyde de propylene anhydride

sulfureux chlore etc) La geacuteneacuteralisation de lecploi de telles subsshy

tances a dailleurs conduit les instances nationales chargeacutees de la

santeacute publique agrave prendre des mesures restrictives [7]laquo

Les recherches du l a b o r a t o i r e ont rcortret que l e dosa^-p IP I

pound--y~Tgt rrilcriquc _bdquoi a ie c o n s t i t u e r un noyer simple e t sucircr pour deacuteceshy

l e r l i r r a d i a t i o n de lairidon 26] Ce t e s t a d a i l l e u r s eacute t eacute appliqueacute

avec succegraves dans l e cas de l i r r a d i a t i o n du l a i t [27 2 8 ] de l a c e l shy

lu lose [29] des viandes [30 31] e t des oeufs [ 3 2 ] Parmi l e s p rodui te

radioforrres i d e n t i f i eacute s au l a b o r a t o i r e aldeacutehyde fornique [ 1 1 ] peroxyde

dhydrogegravene [12] g lucose mannose f r u c t o s e iibcsc egrave ry th rose a r a -

b inose xylose [13] acide formiquu [ 1 ^ ] l a l d eacute h y d e nalonique revecirct

a i n s i une importance p a r t i c u l i egrave r e L eacute tude de sa formation au cours de

l i r r a d i a t i o n de l amidon de maiumls a eacute t eacute e n t r e p r i s e [ 3 ^ ] E l l e p reacute sen shy

t a i t d a u t a n t p lus d i n t eacute r ecirc t que c e r t a i n s meacutecanismes de r ad io lyse du

glucose avaient deacutejagrave eacute teacute proposeacutes [27 28 3~~raquo

Cependant ci lamidon est un aliment simple cect

chimique complexe Il sagit dun poly (anhydre ^-C glucampryrari

D giucopyranose) brancheacute en 1-C de poids -noleacute-culaire eacuteloveacute bull

deacutefini et dont la longueur de chaicircne et le nombre de hramprTIumlo-e

pendent de la nature de la ceacutereacuteale et dans ie cas d rr- iumls do

rieacuteteacute du degreacute de maturation du grain du moae d extraction o

11 est apparu neacutecessaire deacutetudier ce meacutecanisme dampbcrd r lo

le glucose ruu dextrapoler aux dimegraveres (rraltG o ijoro co

biose) au trimeacutere (rraitotricso ) r uis en fir bull i arri -

Cest le sujet du travail exposeacute ici

- J -

PRINCIPES

- isz RAIAIICQ ICMSAMKG

Lei v---i t ic- cCv JNi -ie peacuteriode gt3 ars correspond -i 1 C- rz i mdash

- bullbull iri JV I-i = iocircrercie OjiOy MeV pratianerent absorbeacutees rucircr bull

-re c io hot or J - C-ie-rj-ie ijy ct gt 7 MeV Rappelons que

i icircc -obait C-TC dars tout 1 bull espace 2x3 7 bull Q 1 deg photons d -Line t uis-

e t --ale i2 0 milliwatt Lea aouives employeacutees (12 000 et 2 000

s- bull crs bullbull DS estais orrojcrieit -ioC 1 aec L uiasarcec do

crre-err se -C et agraveC wattlaquo

Leacutenergie est absorbeacutee celer trois processus geacuteneacuteralement doshy

ts en terrres de probabiliteacute dinteraction dun photon incident avec

atorre Leur irrLpcrtance relative varie avec leacutenergie du the tor et

numeacutero iv-ie Z des atones composant le milieu irradieacute (fig )

Leffet photoeacutelectrique correspond agrave labsorption totale du photon

incident par le nuage eacutelectronique de latome rencontreacute provoquant

leacutejection dun eacutelectron animeacute alors dune eacutenergie eacutegale agrave celle

du photon diminueacutee de leacutenergie de liaison de leacutelectron Il est

preacutepondeacuterant dans les milieux agrave numeacutero atomique eacuteleveacute irradieacutes

avec des photons de faible eacutenergie (E lt 05 MeV)

Leffet Compton traduit leacutemission dun eacutelectron et dun photon seshy

condaire dans le cas ougrave leacutenergie de liaison eacutelectron-noyau est neacuteshy

gligeable devant celle qui anime la particule incidente Il est preacuteshy

dominant dans les milieux agrave numeacutero atomique faible irradieacutes avec

des photons deacutenergie intermeacutediaire

Leffet de Paire conduit enfin agrave la mateacuterialisation du photon par

creacuteation dun eacutelectron et dun positon

EFFET DE MATERIALISTIC

ffET COMPICN

hs

fig1 - Repreacutesentation graphique des divers effets en fonction de leacutenergie des photons incidents et du numeacutero atomique z du milieu irradieacute

- 6 -

Cette conversion deacutenergie en masse neacutecessite une eacutenergie deux fois

supeacuterieure agrave celle associeacutee agrave un eacutelectron (MCT = 05 KeV) Il

r est artiiuerert observeacute que dans les ni lieux agrave numeacutero atomique

eacuteleveacute irradieacutes avec dej photons deacutenergie supeacuterieure i 10 Ne V

C est leffet Corto lui est preacutedominant au cours de 1 irradi a-

tic bull_bull s aiirerts constitueacutes essentiellement d oxygegravere d arote de

jaL-ro et d Vvagraverzccedilc-ye composeacutes i numeacutero atomique faible Le rayoiumliicircc-

rert agrave b degCo dont leacutenergie 133 et 11 HeV est tregraves nettement infeacuteshy

rieure au seuil deacutenergie dactivation voisin de 10 MeV nentraicircne

jamais de radioactiviteacute induite Son action consiste agrave arracher d^r

eacutelectrons au milieu et = porter certains atones da de eacutetats ex-iteacutes

Lorsque leacutenergie dexcitation deacutepasse certaines limites - bull bull lt -

ture des liaisons covaientes entre let atomes et formation ni

libres Ceux-ci eacutevoluent ensuite pour donner des produite laquot-ub c

sort les produits de radiolyse Cest leacutetude de cette derniegravere eacutetape

vui est entreprise ici dans le cas de laldeacutehyde maionique

II - USITSS DOSIMETRIC

Tous les effets produits par les radiations ionisantes nui sont

susceptibles decirctre mesureacutes quantitativement peuvent ecirctre la base dune

rreacute tho de dos ineacute t ri que -

La mesure de lionisation de lair a eacuteteacute utiliseacutee pour la deacutefishy

nition de leacutenergie eacutemise Le roentgen est la quantiteacute de rayons X ou y

telle que leacutemission de particules qui lui est- iszzzilc dans 0001293 g

daii jjruvoque plusmne transport de 1 Ues deacutelectriciteacute de signe quelshy

conque 1352 ou la formation de 29-109 paires dions par cm 3 dair sec

Cependant toute leacutenergie traversant un milieu nest pas absorshy

beacutee et de plus il nest pas possible de mesurer lionisation produite

dans un solide Ainsi on a deacutefini luniteacute de relation absorbeacutee le

rad qui correspond agrave la dissipation de 100 ergs ou 2k 10~ 6 calories

dans un gramme de natiegravere [36] Dautres uniteacutes ont eacuteteacute creacuteeacutees (Rep

Re-m) elles sont fondeacutees sur limportance de leffet produit dans le

milieu reacutecepteur en biologie cela correspond agrave leffet destructeur

En annexe on preacutesentera quelques exemples deffets sur lorganisme afin

- 7 -

dillustrer les moyens de protection indispensables lorsouon manipule

des eacuteleacutenents radioactifs Les principales uniteacutes seront rappeleacutees sur

un tableau Nous utiliserons le rad canuse uniteacute de dose ainsi que sec

multiples krad = 10rad 1 Hrad = 10 rad Une mecircme dose pouvant ecirctre

distribueacutee plus ou moins rapidement la notion de deacutebit de dose traduit

1eacutenergie absorbeacutee par uniteacute de temps Il est proportionnel agrave la puisshy

sance de la source utiliseacutee et varie en fonction inverse du carreacute deshy

lagrave distance qui seacutepare la source de leacutechantillon

La mesure de leacutenergie absorbeacutee nest pas effectueacutee calorirrieacutetri-

queaert en raison des faibles quantiteacutes de chaleur deacutegageacutees rais gracircce

icircraquo une reacuteaction radiochimique particuliegravere la conversion de Fe en

-0 krad- Loj icsej sjiumleacuterieures sont mesureacutees par extrapolation

bullV - C mdash raquo laquos bull H0 bull laquo bull 0

Fe f OH -Fe+1 + OK

F e + + + H0= m~ Fe bull H0 2

OH + H + raquo- HjO

H0~ + H raquo- HJOJ

III - DOSAGE PS LALDEHYDE MALONIQOE

La meacutethode faisant intervenir lacide thiobarbiturique nous est

apparue la plus satisfaisante

Laldeacutehyde malonique (AH) peut ecirctre doseacute par colorimeacutetrie [33]

en utilisant sa proprieacuteteacute agrave reacuteagir sur le malonylthioureacutee ou acide 2

thiobarbiturique (ATB) en ailieu trichloracctiqu^ pour donner un complexe

absorbant agrave 532 n-m (fig- 2 )

- 8 -

1 _

DO

I

v_ 4 9 0 532 Longueur

donde nm

fig 2 Spectre dTabsorption en lumiegravere visible du complexe Aldeacutehyde maIonique Acide thicircobarbiturique

- 9 -

LAT^b se p reacutesen te sous t r o i s formes tautomegravercs

O OH

HsL --OH

O HjJ-^X-H

Selon Percheron [raquoQ] laldeacutehyde malonique reacuteagit sous sa forme eacuteno-

lique CHO - CH = CHOH pour conduire au composeacute suivant L ^ ]

9 ^ N-^CH CH CH^S

En revanche Mesnard et Devaux [2] proposent une aut^p formule

CHOH QH ^H OH

HSW k sK Js H ^O^ ^ O

Nous ne nous sommes pas attacheacute agrave deacuteterminer la structure exacte du

complexe mais nous avons veacuterifie quil se formait effectivement que

lon utilise laldeacutehyde malonique du commerce laquou bien laldeacutehyde ma-

lonique de deacutegradation du glucose- Par ailleurs on a montreacute que deux

moleacutecules dATB reacuteagissaient avec une moleacutecule daldeacutehyde malonique

ce que nous avons veacuterifieacute par gravimeacutetrie

Le produit de la reacuteaction est un pigment rouge speacutecifique son

spectre visible nous lavons dit preacutesente un maximum dabsorption

optique agrave 532 nra ainsi quun eacutepaulement agrave h$Q nm Dans les conditions

utiliseacutees la reacuteaction est complegravete avec 2 ml de reacuteactif (fig- 3)i

apregraves 30 minutes de chauffage agrave 60degC Elle nest pas ou peu perturshy

beacutee par la preacutesence de glucose en concentration molaire (fig 4) La

densiteacute optique agrave 532 nm est proportionnelle agrave la concentration inishy

tiale daldeacutehyde malonique

Dans une solution inconnue la teneur est mesureacutee par comparaishy

son avec une courbe de reacutefeacuterence (fig 5)bull

fig 5 - Influence du volume de reacuteactif (ml) neacutecessaire pour doser 2 ml dune solution 10 - s daldeacutehyde raalonique Volume total constant (h ml)

laquoM CO m

o ci

1

s

1

s

30 60 Temps de reaction mn

fig4 - Influence du temps de chauffage agrave 60C sur la reacuteaction Aldeacutehyde malonique - acide tbiobarbiturique

bull en labsence de glucose bull en preacutesence de glucose (molaire)

fig 5 ~ Variations de la densiteacute optique agrave 532 nm en fonctiua de la concenshytration initiale en aldeacutehyde malonique

- 13 -

Le coefficient dextinction moleacuteculaire e agrave 5J2 nm est tregraves

eacuteleveacute (56 10amp m - 1 cm - 1) Lee quantiteacutes mesureacutees pourront ecirctre tregraves

faibles ce qui est dailleurs le cas dans le glucose iiradieacute (de

lordre du Mgg)

IV - ISOLEMENT ET PURIFICATION DU COMPLEXE

En raison des tregraves faibles quantiteacutes daldeacutehyde malonique preacuteshy

sentes dans le glucose irradieacute cette eacutetape dans notre travail a deshy

mandeacute une mise au point particuliegravere

Laldeacutehyde malonique est seacutepareacute par evaporation sous pression

reacuteduite puis condenseacute dans un piegravege agrave azote liquide Le complexe est

ensuite formeacute par action de 1A1B et est purifieacute soit par cristallishy

sation soit par chromatographic sur colonne de cellulose Les technishy

ques opeacuteratoires sont deacutecrites dans le dernier chapitre

V - INDICATEURS NUCLEAIRES

Leacutetudedu meacutecanisme de radiolyse a eacuteteacute effectueacutee en utilisant

lisotope l 4 C introduit seacutelectivement en position 1 ou en position 6

La fraction de moleacutecule ainsi singulariseacutee peut ecirctre mise en eacutevidence

dans laldeacutehyde malonique purifieacute On pourra suivre ainsi le devenir

des atomes de carbone du glucose

Le glucose 1C 1 est preacutepareacute au laboratoire des radioeacuteleacutements par

action du cyanure de sodium Na - 1 4C s N sur le D arabinose le glucose 1 4 C 6 est obtenu agrave partir de cyanure de potassium K - 1 4 C = N sur lal-

do 5 0 (1-2) isopropylidegravene D xylofuranose

Le l e est eacutemetteur de rayons P peu

eacutenergeacutetiques facilement ralentis par

la matiegravere

Deux techniques de comptage ont eacuteteacute

utiliseacutees

le fortes activiteacute-

ou ctto-iej ave bull le (

-i fi o de lcrdre de --ra ltbullbull bull bull

bull c irraiieacute o y-lu t io let- CciarM )

le L- a l rriir en eacuteteacute neu1 bull

La --J bull bullltbull bull deacute te Leur ct aicr^

de ratire la r-j en-- iu i- bullbull te-jr rest pi s rroorcrro 0

la _aiteacute deacutercjeacutee (fi lt-bull)bull -cue avorc utiliseacute acirciis ce c a le

courtage or ucintiiiatio liquide Ici leacutererrie de radiatic-r S

r es t ccedilaj eacuteiTise dans 1 eipa-e v - rs L r de lecteur mais trans f eacute r-icirce

ar ienisatic - un olvait jcintillaieur rinaire qui retourne ~lt

leacutetat forianental er eacutenettat uu -uartur de iurriegravere ex-itart agrave

i tour un solvant scintillateur secondaire Les rnotons ue proshy

duit ce dernier en revenant agrave son eacutetat fondamental arrachent des

eacutelectrons agrave une rhotocathode creacuteant une impulsion electric- qui

est ensuite amplifieacutee- La r_reseree ugrave un corps absorbant une- grande

partie des photons lumineux se traduit par une diminution consideacuteshy

rable du rendement de comptage (fig ) Cest le cas du complexe

de laldeacutehyde naloniaue avec lATB Afin de supprimer cet effet de

quenching on brucircle les eacutechantillons radioactifs dans un four

sous courant doxygegravene Le gas carbonique 1 4 C 0 _ raquo=t piege ^laquor xa

rheacuteyiuml^i5thylaiAcircne et le carbamate incolore ainsi formeacute peut ecirctre

traiteacute directement en scintillation liquide

4 C Les activiteacutes speacutecifiques As = sont exprimeacutees

4 C + l S C i a C dans l e s deux types d expeacuter iences en nombre d impuls ions par mole e t

par dix minutes-

fig 6 Influence de le quantiteacute duiiumle solution 10 M daldeacutehyde malonique eacutevaporeacutee sur le rendement de comptage dun appareil GM

- 16 -

o 05 rng de matiegravere froide ajouteacutee

fig 7 - Diminution du rendement de deacutetection en scintillation liquida en fonction de la quantiteacute de complexe color non radioactif ajouteacute agrave la solution

Mais le fait dintroduire un marqueur radioactif dans u

-icircgt- L-icirct-gtTo ire radiolyse interne qui sajoute agrave celle rov

irradie tiu Ceci rous aregravere donc agrave faire une correction ^ bull

ltbull a- ti vite eacuterif i-e cor res oidart agrave la seule irradiation cz

NY-u a bullbullbullbull- ai srd Tx-ur i aldeacutehyde calonique provenant de la

Jicije u- ~amp-re ex teacute rieure - loue avorr ensuite mesureacute laldocirc

-rirjo total la difference CJS done laldeacutehyde produit ar

j- o cxti-rrc- ojle Cclt activiteacutes sccedileacutecifi--es sont rarpcrtO--

a- k-l-o J e deacute art

I _ MISS EN EVIDENTE DE LALDEHYDE KAgraveLC-IQUE DAiiS LE bullbulliLIXOSE

IRRADIE DEFIITIC- DEQ SSLX EFFETS DE RAiI0LIuml3E

_e Rf de rci^raticn Jr euii iideg do jiiico doc ^om lox^j OL tbull-

bullbull partir du glucose irradieacute ot ie laldeacutehyde maloi ue teme-i ot

E cur re de rar sa forme eacuteioiiie laldeacutehyde raicirc oriie ab~

crce e lumiegravere violette [5^]- Le r ax i mur d abc or tier 01 milieu bashy

sique e iue = 2c m ( roeiTirieri d exi tion moleacuteculaire

27 0 ~ cm - 1 j et agrave 2HH r~ cr mille aide Le spectre Itruviclet

du glucose bullrrayieacute preacutesente les mecircmes caracteacuteristiques (fig- 9) raquo alors

que le glucose teacutemoin nabsorbe pas dans cette reacutegion

Ces reacutesultats montrent ue laldeacutehyde rralcniqije cet iriicc-ta-

blemert preacutesent dans le glucose irradieacute Pour les eacutetudes quantitatives

nous avons utiliseacute la mesure de labsorption agrave 532 nn du complexe ATB

meacutethode simple et reproductible

Les reacuteactions de radiolyse peuvent ecirctre initieacutees de deux faccedilons

Soit directement par distribution de 1 pijic agrave la moleacutecule elie-

i-ecircme (cest leffet direct encore appeleacute primaire) soit indirectement

par la formation agrave partir de leau de radicaux hautement reacuteactifs qui

agissent ensuite sur la moleacutecule de soluteacute (cest leffet indirect enshy

core appeleacute secondaire) La teneur en eau de lamidon industriel eacutetant

relativement eacuteleve (13 ) les deux effets doivent se superposer au

cours de lirradiation f est la raison pour laquelle nous avons eacutetushy

dieacute le meacutecanisme de formation de laldeacutehyde malonique dans le glucose

irradieacute sec ou en solution

100

30

60

40

20

i i | i i i I | i i

50

I II I I

i H laquo

150 2 0 0

i l

250 3 0 0

fig 8 Spectre de masse du complexe aldeacutehyde alouiquo icide Uiioharbitiri

Speotromegravetre ugravee masse L KB 9 000 Ocirc entreacutee direct T^ - - -itO0

ig 9 - Spectre UV du glucose irradieacute 1 - traceacute en milieu acide 2 - traceacute en milieu basique

KIVLfc JE I tKFE PfclKAcirclki

I --bull i-re C gt 0 e rroies dald--hy ie ^

(-IiiCoucirc ltt jar ireacuteccedilarad

Influence de la nature du Kaz

Le rerderent radiolytique en aldeacutehyde ra

ugraveart de la nature de latmosphegravere dans 1

glucose en cours d i rradiat ion En part i

doxygegravene n est pas neacutecessaire agrave la reacuteac

- Influence de la tempeacuterature

On nobserve pas de variations dimportance ro

tempeacuterature dirradiation dans le domaine 0degC

vancicircie au-dessous de 0degC la teneur en aldeacutehyt

plus faible comme elle lest dailleurs pour

tie des produits de radiolyse de lamidon Il bull

dans ces conditions les radicaux libres former

moleacutecule de glucose se recombinent rapidement

glucose rad -raquo-B + H recombinaiscn

T 2 50 750 125 0 Dose krad

fig 10 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde raaloiique

y^- Premiegravere seacuterie de mesures bull Deuxiegraveme seacuterie de mesures

Apregraves irradiation le glucose est dissous en concentration molaire dans de leau distilleacutee

Temp uc +00

fifjll - Influence de la tempeacuterature d malonique radioformee

bullPremiere sirie de mesures bullDeuxiegraveme ceacuterie de mesures

irradiation sur la quantiteacute daldeacutehyde

i COC L- vla _ i W

bull-bull gt - - - U - U L i bull lt

bull bull bull - bull bull _ bull bull bull c r i o y -

-aitre iuml a u t a i t i l - i inu c r t a r t e

bull- v o v - i i r- - bull - -OJ-

L ara y x gte c bull re 3i t

i V----- r e Lrv- ij a bull_bullbull-

= -irT i v ie laquoa t i t v bull- -iv J pound -bull JCI1 e r a d i o f c r r v 5 - en

_ e t (bull - r pound oa - - - o- bullbull -o i or a r n b l e e = e e l --c

a - i i ^ ] - ampl -poundbullbulllaquo OLVOL rof i - t -o r a u c-noJIcirc t i o r J e deix

bull aa- - - t - c -

- -1 bull -e - e bull r eacute cdV-rac a j x j u M e Jiuniiii tC- a t t r i -

iil v agrave bullbull t a b i i ^oi-e t i e ia i - v hyror--i- e t re I C J h y d r o -

1 bull- i-j co u t -ox Je e a u CC-J l i a i s o n s r - e r n e t t r a i e n t

AIU j a r t l e t r a f e - t ci eacute no r e i t le 3 i r o l e ^ u i e s a c t i v eacute e s agrave l e a u

t_ r icirc amp i t r e j a r t une p a r t i e de l eacute r e r r i e r e ccedil u e s e r a i t a b n o r b eacute e

r l u ^ r r Jr tur ir

ltt r a n s f e r t agrave l e a u

r a d i o l y s e

rjj-t bullbull_bull agrave e s l i a i s o n s h y d r o g egrave n e

I ig12 - Influence de deux mois de conservation de glucose irradieacute sur le spectre en lumiegravere visibleapregraves reacuteaction avec lATB 1 - Tempeacuterature de conservation + 30degC 2 - Tempeacuterature de conservation 0degC 3 - Tempeacuterature de conservation - 40degC

DO

53

2

f

05 laquo

03- ^y

01-

1 10

1 3 0

H u m i d i t eacute (

fig-13 ~ Influence de lhumiditeacute du glucose sur la quantiteacute daldeacutehyde maIonique radioformeacutee

- 27 -

Les radicaux de leau pourraient eacutegalement particix-er agrave leffet

protecteur en donnant par recombinaison le glucose de deacutepart ou

on modifiant 1 eacutevolution des radicaux mis en jeu laquoans la formashy

tion de laldeacutehyde- Cot aspect sera eacutetudieacute ulteacuterieurement avec

le rocircle des OH-

mdash U effet activateur preacutepondeacuterant aux teneurs en eau eacuteleveacuteer

correspondant agrave ce que lon deacutesigne par effet secondaire et at-

trifcuable aux radicaux de leau hautement reacuteactifs

radiation V glucose raquobull aldeacutehyde nalonique + autres produits de radiolyse

[radicaux intermeacutediairesmdashaldeacutehyde malonique + autres produits de radiolyse

f - Influence des piegraveges agrave radicaux libres

Laddition de K Br supprime les radicaux OH de leau formeacutes en

cours dirradiation La teneur en aldeacutehyde malonique est alors

constante pour des teneurs en eau comprises entre 0 et 75

g - Influence de la structure cristalline du glucose

La structure cristalline du glucose irradieacute contrairement agrave ce

qui a eacuteteacute observeacute avec laciditeacute radioformeacutee Q53]ina pas dinflushy

ence sur la quantiteacute daldeacutehyde obtenue On peut penser que les

diffeacuterences observeacutees entre les formes anomecircres du glucose ou eacuteii-

tre les divers sucres isomegraveres lorsquon effectue les irradiations

agrave leacutetat solide sont effectivement dues agrave la steacutereacuteochimie relative

des groupements hydroxyle

h - Influence de la configuration anomeacuterique du glucose (fig 14-)

A leacutetat solide le glucose 3 conduit agrave un rendement radiolytique

16 fois supeacuterieur agrave celui du glucose commercial qui est constitueacute

principalement de forme a comme nous lavons veacuterifieacute par chromatoshy

graphic en phase gazeuse des deacuteriveacutes trimeacutetfaylsilyleacutes

532 Longueur donde nm

^ i n uo-nerl re ri- o - r u ie arit-- -i a iagraveocirchyie na loni rv i i iofcrraeacute

t i^coo 0

^

CH2OH

tfUgrave Cs-^mdasho

r ~- L CHOH

HO^C 3 amp H OH

D-G111CQSE

CHOH CH2OH

anomfere (3 bull X _4Bnm_ere o-

Mar Liair-2 isotopiques

Cec cxjl-rierces nous ont conduit agrave travailler dans des corciii-

ii re ot pas rigoureusement anhydres puisque les composeacutes -

-- - o-i livreacutee er solution aqueuse Mais avec 10 dhuiriditv

-i ours lapparence physique dune poudre et la figjre S bull

ratre ue le rocircle de ces 10 est faible sur les proportion

jeacutehyde malonique radioformeacute

le coiution de glucose marqueacute (Cj ou C s ) est incorporeacutee de fa-

] lus homogegravene possible agrave du glucose froid anhydre la teneur

eau finale est de 10 le meacutelange est ensuite irradieacute agrave 0 Er-

Apregraves dissolution distillation sous vide et purification par v-

tnatographie du complexe avec lATB les concentrations en aldeacutehv

ma]onique sont mesureacutees en moleslitre par colorimeacutetrie (D0- gt

du complexe ATB) en se reacutefeacuterant agrave une courbe eacutetalon les activit

deacutetermineacutees par scintillation sont exprimeacutees en coups par 10 m

al de solution Capregraves deacuteduction du bruit de fond)

- 30 -

[As (malon)l As (glu) J A

nb coups Lactiviteacute speacutecifique As Crnalon) = des eacutechantillons

nb de moles est pratiquement constante au cours des trois derniegraveres opeacuterations

le complexe eit donc suffisamment purifieacute-

Or deacutetermine eacutegalement lactiviteacute speacutecifique As (gluj du glucose A devrait repreacutesenter la fraction dal-

JA deacutehyde malonique provenant de lextreacutemiteacute du glucose marqueacute (1 ou 6)

Cependant nous lavons vu le glucose est le siegravege dune radiolyse

i terne par les particules de lisotope radioactif- De laldeacutehyde

malonique marqueacute est susceptible decirctre produit en quantiteacutes daushy

tant plus importantes que le stockage avant irradiation a eacuteteacute plus

long Il ne perturbe pas de faccedilon appreacuteciable la densiteacute optique

agrave 532 n-m- (le glucose marqueacute est en quantiteacute neacutegligeable) mais

augmente lactiviteacute et par suite lactiviteacute speacutecifique

Afin de calculer le terme correctif du glucose marqueacute est ajouteacute

agrave du glucose froid deacutejagrave irradieacute dans les mecircmes proportions et les

mecircmes conditions que preacuteceacutedemment Laldeacutehyde malonique radioforme

non marqueacute est utiliseacute ici comme entraicircneur et on mesure lactishy

viteacute speacutecifique du complexe purifieacute que lon rapporte toujours agrave

celle du glucose pour tenir compte des fluctuations de marquage

|As (malon)|

[ AE (glu) J = B B

bull Cest en fait la diffeacuterence A - B qui repreacutesente la fraction dalshy

deacutehyde malonique formeacute par irradiation provenant de lextreacutemiteacute

eacutetudieacutee de la moleacutecule de glucose

Les reacutesultats sont rapporteacutes dans les tableaux 1 et 2

On peut en conclure que lorsque le glucose est irradieacute agrave 3 eacutetat soshy

lide agrave la teneur en eau de TO semblable agrave celle de lamidon inshy

dustriel 23 de laldeacutehyde malonique sont issus de lextreacutemiteacute alshy

coolique et 13 de lextreacutemiteacute aldeacutehydique- Aux erreurs dexpeacuteshy

rience pregraves la somme des fractions corrigeacutees est eacutegale agrave 1

Tableau ndeg 1

Glucose J C B

Teacutemoi El rradieacute

Chrolaquoatograpnie Ndeg 1 2 3 i 5 1 P 3 k 5

Concentration de leacuteluat 365 k8 bulla 237 86 155 6 81 15 x 10 mml

1er comptage corrigeacute 597 596 5gt2 258 31it 5668 2336 3152 4950 coups10 m

2egraveme comptage corrigeacute 599 ^95 53 223 30H 5658 2259 2758 52t3 coups10 mn

Activiteacute speacutecifique 1 16 12ltt 12 111 362 365 389 389 328 x 10- coupe10 mnm

Activiteacute speacutecifique 2 161 103 12 9ltt 350 365 376 3raquo0 ii 9 x 1C- coups10 mnm

Rendement total 60 33 7 E 53 20 10 E

IV ne ugravet J ^rrcc lion

ionibrc do ^oupjiO mn tour 0 rj iicoce Jo deacutepart

A c t i v i t eacute opocircciiiiue on coupunio Lev 0 ru du ^lucoiio -k iucircparl -

A c t i v i t eacute speacutec i f ique moyenne do 1 a Lileacutehy malonique p u r i f i eacute (coupanolc 10 mu) raquo t o 9

Propor t ion As mal or

AJ g l u

l-ro

Ai rrjaJu

riv

Giucoije i-C

I r r a d i eacute

Chromatographie Ndeg 1 1

2 3 lt

Concentration de leluatl 118 95 91 pound60 IS1- 1 Iuml 50 bull

1er comptage corrigeacute

2vvfi -yr-iit--

ActiviU- C- i fi

Rendement l rtaj

Terme de correction - V7fclt-

Nombre de coups10 mn pour 01 ce de gluc ose de deacutepart 9 600

Activiteacute speacutecifique en coupsmole10 mn du glucose de deacutepart 21109

Activiteacute speacutecifique moyenne de laldeacutehyde malonique purifieacute Ccoupsmolo10 mn) 45109

As malon Proportion mdash raquo 214 As glu

Proportion corrigeacutee

As maloni As malon] glu I As glu

lt 000

gt010 9

16 9 10 9

- 25 -

La moleacutecule daldeacutehyde malonique contient donc toujours soit le

bullarbone 1 du glucose (dans 12 des cas) soit le carbone 6 (dans

icirc de cac) ce qui exclut leacuteventualiteacute de formation agrave partir

de atomes t3 ou ^^5 dailleurs peu probable car elle neacuteshy

cessite deux ruptures de la chaicircne carboneacutee

- Propositions de meacutecanismes

Leacutenergie de la radiation va entre autre exciter la moieacutecylo w

TUagrave la rupture- La reacuteaction corrneicera par la scission de Is Iilaquo

son la plus faible Nous discuterons plus loin les facteurs cor c

rationnels qui peuvent orienter cette coupure initiale On peut

proposer deux meacutecanismesi compte tenu de la double origine de la

deacutehyde nalonique

a - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute alcoolique

La rupture initiale de la liaison heacutemiumlaceacutetalique peut ecirctre e

visageacutee comme une scission conseacutecutive au deacutepart dun radin

H du carbone 1 cette eacutetape endothermique neacutecessite enviroi

92 kcal

H OH 0 OK

c bull c

a (CH0H)3 (CH0H)3

S s c i s s i o n

0 CH MJrad bull CH

CH OH CH 2 OH

I glucose II

La rupture de la liaison C 3 - C 4 (83 kcal) et le deacutepart dun H

du carbone 6 (99 kcal) neacutecessaires agrave la formation de laldeacutehyde

malonique peuvent ecirctre suivis de leacutetablissement dune double

liaison C=C (-egraveh kcal) Un des radicaux (III) obtenus est un

glycol allylique On pourra consideacuterer un radical comme une

espegravece deacuteficiente en eacutelectron donc stabiliseacutee par loxygegravene-

0

copy

1 a iiflicircryde inaj -ije

bull bullbullgt i i^ i torrvid iuiro ( I I ) cnbi- ecirc t r e conf i r

ijfe e ocircviucircoicirc-cc- au la iuml ia ra to i ri- _ igt5] i a c ide 5

iquucirc (VI)

- 3 -

O CH

C

(CHOH)

I H r ~ CH

I Ciyii

I I

0

b - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute aldeacutehyacirci^-jg

Le deacutepart dur hydroxyle OK neacutecessite jie eacutere celle de la rupture de la liaison C mdash O heacuteria

Lattaque en C a est susceptible de conduire agrave selon le processus suivant compeacutetitif du preacute^

H 0--

-C

H C ^ OH

(CHOH)

I CH

ad

O CHjOl c_oi

I VII

- amp -

Apres coupure C3 mdash C4 et reacutearrai pounderrciit (^ kcaiuml )

H OH ii

iC mdash OS

CKOE

0 Ci

CiiOK

VII

Ciijugrave

VIII

i-aldeacutehyde iralcnirje cet obiom r ar hyagraveroiv^c -io bullbull

du dosage en milieu acide

- mdash c

CHO

0-0-

CHO f

r-CKO

aldeacutehyde malonique

Remarque On peut envisager aussi daboutir agrave la forme eacutenolique de

lacetal daldeacutehyde malonique cependant leacutenergie neacutecesshy

saire est supeacuterieure (19 kcal)

- 39 -

H 0

i C

| 1 HC

J -CHOH

CHOIi

1

CH

CB^OH

Examinons agrave preacutesent comment ce5 icirc pothegraveses saccordent avt-j It-J

variations observeacutees de rendemen radidytique en fonction des

conditions dirradiation et des aracteacuteristiques du glucose

mdash La preacutesence doxygegravene nest y -bull neacutecessaire pour lexplicatio

des deux meacutecanismes elle nu pas non plus dinfluence sur la

quantiteacute daldeacutehyde malonique ruiioformeacutee-

mdash La constance du rendement radiolytique en fonction du deacutebit de

dose deacutecoule de lobservation preacuteceacutedente les pheacutenomegravenes de

diffusion gazeuse (0= par exemple) nintervenant pas

mdash Il est difficile de relier les variations en fonction de la temshy

peacuterature dirradiation aux hypothegraveses eacutenonceacutees Si certaines

eacutetapes sont endothermiques dautres produisent de leacutenergie et

le bilan global doit ecirctre sensiblement nul puisque la concentrashy

tion daldeacutehyde malonique reste la mecircme entre O^C et 8odegC Or

les meacutecanismes a et b sont endothermiques Il na pas eacuteteacute tenu

compte des eacutenergies de reacutesonance qui peuvent stabiliser certains

radicaux (allylique en particulier) ni du facteur entropique

De plus le couplage avec dautres reacuteactions se faisant sur laushy

tre moitieacute de la moleacutecule est susceptible dapporter une partie

de leacutenergie neacutecessaire

bull b orvi- or 1er f a ib l e s irvv iri

rrv c i a eXfo i i Un-- i

bull bull i i i la x uvvc ceux AcircQ l - a H

j-t J iecirc^oxygl jTOise ai iJe kl ucircri bull

bull_bull bull-bull riri e reacutejerlto i t rbr

gtil - c K ^ e r t j cur ie tcie- er

et t ai a i J i t io ie c ^e bullbull t cera

c- F L( raquogtpound-huxi-- raquo j bull -e ieiJ ^orif or-

i -rtiiej ont r eacute a c t i v e s avi-c Loorr

iil io ia-icirc lec o rb i t a l e Libres de^

a^ u c t raiwar t ir a r a l l egrave l u a avec la

i L bull - o^c r--^le alt f l u^e ^ouc-

i- bull-bull - bull riabullbull- f ac i l i t e - d ouve r tu re

i-- a r j bull i bull s i o n acircani - anonegravere B uc

-ic- ccriit e offot i jr rcr-ierrert

fii- -ltbull - ircrta

g bullltx

v

0 0 n

R

lti o ^ v ~rv

0 0 B

I

A C F sont reacuteactives B D E sont inertes [55]- Incorporeacutees da

un cycle agrave 6 centres At B C conduisent aux trois conformations

dun composeacute anomegravere amp dont 2 sont reacuteactives D et E corresponde

agrave une forme o non reacuteactiveraquo dautre part S ne peut repreacutesenter -

cycle pyranose

0 -o-

1 I

CHjOH

etegravese dne attaque sur le carbone en position 2 dans le

iiicircre b est confirmeacutee par la quantiteacute daldeacutehyde malonique

formeacutee dans le glucose le galactose et le mannose En ef-

la corfiguratior anomeacuteriaue de ces trois sucres est iden-

(fcrne bullgt largement preacutedominante) et on peut penser que la

--ipatier au premier meacutecanisme est semblable La position de

roxyie e imposeacutee par lencombrement de CH sOH est eacutequato-

pcr ie glucose et le galactose et axiale pour le marrose

ior poundeacutereacuteraiemeit plus labile Expeacuterimentalement le mannose

it i uicirce quantiteacute daldeacutehyde ma ionique supeacuterieure agrave celle

oacirce et au galactose

Sriverraquo les conformations preacutefeacutereacutees

Glucose

OH en 2 equatorial OH en 2 axial

Or

OH en 2 equatorial

- lto -

Extrapolation aux polymegraveres

Les rendements radioly tiques rapporteacutes comme luniteacute deacutenergie le

rad agrave 1 gramme de matiegravere irradieacutee de deux polymegraveres le maltose

et le maltotriose sont intermeacutediaires entre ceux des formeacutee raquo ot

S du glucose

Or la conformation de la liaison glycosidique est ogt dans les deux

polymegraveres celle du reacutesidu reacuteducteur est principalement 5 (veacuterishy

fieacutee pour le maltose par chromatographic caseuco des deacuteriveacute- trishy

meacute thy 1 silyleacutes) Il semblerait donc qo tous les groupements arhy-

droglucose sont sensibles agrave leffet primaire -uils soient initia

lerert libres ou inclus dans une chaicircne gluconidique Dailleurs

dune part les meacutecanismes proposeacutes plus haut ne mettent pas en jeu

le carbone dautre part la diffeacuterence de position de 1 hydro-

xyle en t dans le glucose et le galactose eut sans influence On

doit donc tendre pour lamylose au mecircme rendement que le glucose -gt

tableau 3

ciyni CcedilH2OH

S OH A OcircH

Types de polymerisations de lamidon

amylopectine

)H OH Glucose 3 I rcsidu

^

llltlH 2 reacutesiduraquo

Kaltoeriost 3 reacutesidus

CBjO

deg J

C H2deg

CH20H CHjOH a l l o a o laquo I t roae

CHO

CH20H r i b o s

g l u c o s e

CHO

VII o mannosfl

CH 20H CH 20H CH 20H CHjOH guloae idoso galuctose taloiraquo

x y l o e c CHjOH

l y x o s e

CHO

t CH2QH

tfrytbro se

CH20H t h r eacute o s t

h Cil 20H

a l d eacute h y d e g l y c eacute r i q u o

Configuration dos ALDCSi-

- i7 -

III - ETUDE DE Lbull EFFET OcircECOJJD SE

L eacutetuje de la formatior daldeacutehyde rca Ionique agrave partir de sucirclu-

io do flu cosy a --to rrotiveacute- ir lo fait que dans 1aridor irdusi-

rou 1 avjii Jit ue -juantit or neacutegligeable deau est vrais erb la io

rcrt ro^ onsable cor me dans bullbull glucose hydrateacute d ure partie de ce - bull

-oliiL- ISMre part u - caioiC avait eacuteteacute proposeacute r-ar J ~ he r

bull Tit ^oj j t il eacutetait inter-- ant do -eacuterifier ses hypothegraveses

Le poundj ucose cet irradieacute sauf speacutecification cor traire raquo sr s-gtlu-

lion aiueuse agrave la concentra tir de C M i tempeacuterature ordinaire bull-

bull reacute seiee dair ei r la dose bullbull C i Mr ad-

Les quantiteacutes daldeacuteh malonique formeacutees sont alors beo-cou

Lus importantes aue celles et rveacutees lorsque le glucose est irradieacute

bull- leacutetat sec Cette diffeacuterence s t due agrave la tajue des moleacutecules de

jeluteacute par les radicaux radioft -es de leau (effet secondaire)

- La radiolyse de leau

Le meacutecanisme de formatio des radicaux libres de leau est encore-

incertain Toutes les th lories partent cependant de la repreacutesenshy

tation suivante de lionis- lion

rad +

0 raquo- iiuml30 + e

Ces deux espegraveces peuvent se recoisbiner et provoquer la coupure de

la l iaison 0 mdash H

e + ^ 0 + ^ H + OH

ou reacuteagir sur l eau [55 agrave 57

e + H_0 - OH + H

H^O + ItjO ~ H a 0 + + OH

H30 + OH m- 21^0

e + Iuml^O ^ H + OH

Enfin les eacutelectrons peuvent ecirctre rapidement hydrateacutes ( 1 0 - 1 1 sec) [5S]

e raquo- e~ Therm raquobull e~ aq

- i(8 -

Les espegraveces initialesreacutesultant Je lionisation de leau sont

donc H OH e~ aq

Dans un second ter-ps -lles peuvent engendrer des espegraveces moleacutecushy

laires stables

IcircOH

-r OH

Lors d i r r a d i a - i o n i eai ire 1 hydrorvrnc rjcleacuteculaire e t l e erc

-yde ihydrc t e ^ r t i i p e r t rajidere t bull ne r eacute a c t i o n er chaicircne

__y agrave 60]

Hi + OH mdash HO - ii

H + IcircLO laquo- bull 0 + OH

H + ^degs ^deg

L preacutesence doxygegravene dissous de nouvelles espegraveces transitoires

ont forneacutees

H bull- 0 2 ^ H0 2

2H0 2 raquo-2iE02 + Craquo2 OH reacuteagit avec i^O maintenant en

OH + H ^ ^ H0 2 +^0 excegraves devant H^ [57

H + OK raquo- K_0 ]

Leau pure ou satureacutee doxygegravene irradieacutee conduit agrave dec intermeacute-

diaires qui en se recombinant restituent plus ou moins rapidement -

leau de deacutepart _

Lorsquune partie des radicaux OH est utiliseacutee pour reacuteagir avec ^

un soluteacute par exemple le glucose il y a accumulation de peroxyde S

dhydrogegravene -

i

- 9 -

1 i i 2 0 mdash H + Z OH

K K + 2 0 2 H 0 2

2 HO s - Kg0 3 + 0 2

2 pound plusmn j c o s e + 5 OH raquo p r o d u i t s de r a d i o l y s e

c ^ l u c o r - e + ^ H 0 + 0

La presence de peroxyde dhydrogegravene dans les solutions io r_ r

ou agraveaicircu 1urido humide ( jgt t) irradieacute a eacuteteacute er effet mcrtreacuteo

colcagraveneacutetrie [5S] Il ne provient pas du glucose- lui-mecircme r -

en trouve pas jar irradiation agrave leacutetat sec [59] [^0]

Irflueree des conditions dirradiation et des caracteacutericti -

a - influence de la dose et de la concentration

Lors des irradiations du glucose sec ruuz avons noteacute bullbullbull

quantiteacute daldeacutehyde malonique variait lineacuteairement ave bullbullbull

pari la dose dirradiation et la quantiteacute de produit irr--

dautre part-

Les caracteacuteristiques de leffet secondaire sont sensiblerie

diffeacuterentes (fig 15 et 16)

mdash Ainsi la concentration daldeacutehyde malonj icirci crnicircl i v ^

dose et tend vers une limite Aux fortes doses dirradiai c

et aux faibles concentrations de glucose on observe de

plus une deacutecroissance Ceci peut ecirctre imputeacute agrave la radiolc

de laldeacutehyde malonique ou agrave sa destruction par reacuteaction

secondaire avec un autre produit de radiolyse par exemple

aldeacutehyde malonique - raquoraquo hydroxy-alcoyl peroxyde mdash-^ acide maionicr-

En outre la formation daldeacutehyde malonique est indeacutependante

de la teneur initiale en glucose dans un certain domaine do

concentration On peut adopter pour expliquer ces variations

une hypothegravese voisine de celle de ALTMANN [61]

- 50 -

Dose (Krad)

ir 15 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde malonique agrave partir de solutions de glucose

M 1 - concentration initiale du glucose TcggF

M 2 - concentration initiale du glucose -7mdashbull 3 - concentration initiale du glucose

2D

- 51

c j CM [ C O

oj

02

10 r2 i6-i 21G1 [Glucose] mi

figlb - Influence de la concentration initiale en glucose sur la variation de la quantiteacute daldeacutehyde malonique radiofonnee (solution eau dis t i l leacutee dose 0 f5 Nrad)

o c lu

-bull M bull i f bull u - 1

r - a r - i - a w c bull 1- bull i -ni

dcc- J i r r a d i a t i o r

^ = i(UcircH k (Pbdquo ) (oH) d eacute d u i t de raquo- (lt) e t ( 3

o o r r s c Gi d u t r _ i t u

f a ~ t e u r de c c r v e r c i c r G It r e r d c n e j t e f o r n a t i o den aux Oli G 1 - D e t i c ue~- v a l o j r i u i t i a l e u du g l u c o s e e t de P

l e - r a d i c a u x d i j i a r a i s j e n t e C ~ 1 0 ocirc e c Donc

agraveOH

7 OH =

bullpoundbull ampC e t u GOH = OH ( k g l u 0 + kj P Q )

cr GOH

en r e m p l a ccedil a n t d a n s ^

dll k a G(OH)

ltD ~ k g l u 0 + k p P 0

( g l u ) on p o c e K = k a [G ( 0 H ) 1

k g l u Q + k P 0

9- ^ j j = K ( E l u ) = K ( c i u 0 - M)

- 5 -

(glu - M) = K M d H - d (8 l uo H) car gluc - constarte

= - A ducirc (eiu0 - K)

^ glu - H = C e c o

pour D=0 K=0 C=poundiu0

15- Cpoundiu0 - Hy = giuc (e gt

U M = gluc (1 - eK D)

la representation de cette fonction est donneacutee firre

La juartiteacute de produits radioforrceacutes donc daldeacutehyde maloniyue

ivor la dose puis tend vers une limite

Le- reacutesultats expeacuterimentaux sont plus complexes et aux fortec

plusmnoir lavons vu laldeacutehyde malonique est lui-mecircme deacutetruit

Un calcul semblable permet dexpliquer lindeacutependance viocirc~agrave-

de la concentration initiale de glucose

par deacutefinition on peut eacutecrire

i amp r I u l icirc k bull (G OH) 1 dH

k1 elubdquo + le P

dapregraves 8

k G (OH) 6 GM = S i uo G M = rendement de

k glu0 + kp P 0 formation de

17- agrave - -Jpound-L_ bull _Ji_ipound G H k G(OH) k glu0 G(OH)

Lorsque gluQ ^ P Q GM est indeacutependant de la concentration en

glucose

Cest le pheacuterioegravene important traduit par la courbe theacuteorique figu

et observeacute expeacuterimentalement figure 16

G i j 0

Dose

f i r - - Repreacutesenta t ion graphique de M = J 1U 0 (1 - e~ )

Glo 0 laquop Glu 0 gtP 0

fig T8 - Representation graphique de J_ k 1 kp Po gH gTOcircET (en fonction de la concentration en glucose)

k iTOcircST + k glu0

- gt -

I l faut orf i otor ro l e ra ort r^-U-hy it- ma i oni-jue radifucircrir

lt- io t-ilaquobull-bull i rr iitgt -bullbullbull ru i r --lArab L lt-ltt laquoari a gt oree

r ^ t i c bullbull f~-bull OJ-o aug^ei i c i i ^ - t -- l nvu- v irL- f a i t

bullbull bull bull L r jr t M - i - ra o^^ av-- le r - 1 -

ni bull i- rcrt v J 3 rt i ~i l i ocirc rerre CH

ave- JI k ie 16 CH M - 1 2 c 1

Lour ad ii tier avs irra-Jiatio di iie la -j-uajLiiI- daldeacutehyde ma-

loni jue (fie- ^ ) ampJ- revanche lef fc t est iwcroocirc apregraves saturashy

tion dec solutions par le p rot oxyde dazote bdquoG qui induit la forshy

mation dec radicaux OH agrave partir des eacutelectrons aqueux (fig 22)

e aq + iumli20 raquo- K 3 + 011 k = 86 1Q 3 M1 sec 1 [63]

Lespegravece reacuteactive de 1eau responsable de la formation de 1AH

es donc bien le radical OH

- 5 -

fig 19 - Influence de la concentration en glucose sur le nombre de moles dAM radioformeacutees par moleacutecule de glucose-

- 56 -

i

j

532 1

i O a 1

i 20 bull

1 i

10 lt

i

^y 2 4 6 8 10 12 Pil

fig 20 - Influence du pH dirradiaiumliOiumli sur la formation daldeacutehyde aaloiugraveque laquo (solution molaire de glucose dose 2 Hrad)

tPieges agrave OH] m

fig 21 - Influence de la concentration de divers piegraveges P -iia libres sur la formation daldeacutehyde malonique -~u - -s - lirradiation Y du glucose en solution -olcire

1 - CH3 CH OH

2 - CCH) CE OH

3 - K Br

60 -

- 5 mdash 1

51er-

f iCcedil 22 - Evol^t io le -I-ilv^- ial^1i c x ucircaii1 ormeumlegrave ^onct ion de la conceji trat icirccr uc ^IUCQJU OU preacutesence de

mdash 1 - KbdquoQ

mdash 2 - Teacutemoin eau distilleacutee

mdash 2 - CK3 CH OK

- 61 -

kcrarrie Le r a d i c a l OH ea t connu pour ecirc t r e un pu issan t cxyia

r eacute a c t i o n avec KMn04 e s t pa r exemple l a s eu l e oj i l J

j o r t orrre ur r eacuteduc teur - Dune jjianiere geacuteneacute ra l e i l

s u s c e p t i b l e d a r r a c h e r un hydrogegravene

H K

I ^ I R C mdash 0 mdash K ^ O H raquo - H C f R mdash C C

I ^ I R fi

E rrilie busiq-je i l e s t deacutecoEposj e t le r a d i c a l C

possegravede des p r o p r i eacute t eacute s semblables

OH OH mdash HjO + 0

K K

I ~ ^ _ R mdash C mdash 0 mdash H ltdeggt0 R mdash C mdash 0 + vil

I ~ I R R

R R

I I O H + S mdash C OH R mdash C mdash 0 + K_

I

- Marquages isotopiques

A une solution 5 10 M de glucoso pH 1 1 satureacutee doxygegravene esz a c

teacutee une faible quantiteacute de ce sucre marqueacute au 1 4 C en position Cx

ou C s

Apregraves irradiation (5 Mradi 130 kradh) laldeacutehyde malonique est

seacutepareacute comme preacuteceacutedemmentraquo Les purifications du complexe ave 1 bull

sont effectueacutees par cristallisations successives dans leau et par

chromatographic de partage sur colonne de cellulose Lactiviteacute

speacutecifique eacutetant constante au cours de 5 opeacuterations on estime que

le complexe est suffisamment purifieacute

Glucose rrgtaroieacute on p o s i t i o n

11deg c r i s t a l ltdeg c r i s t a l - ^ 0 u r i i U a l i c c r i s t a l icirc e l u a t chrc-

i - a l ( n o i e s ) i bull 0 mdash - Q- V 10 - 5 10 _ - 0 06 10-

A t i v i t eacute t o t a l e VL- 0 s i Mi tes

10 o i 1 C S i j 10- J 0 1 0 t is- 10 e

- i v i t ocirc s p eacute - i - i 21 10

0 1 ) h

jucircoitioi ugrave

bull - i m a l I n o l e ocirc ) 1 1 8 E io-= 115 1 0 - 6 03igt 1 0 0187 10 - 0 05^ 1 0 _

gtbullbullbull ivitiuml t o t a l e o rs 10 minutes

o- bull5 10= i 10 s idj 1 0 - e10 10-

- icirc i v i t eacute speacute = i -3V o 1 0 iK 10 1 c iraquo 1 0 1 0 ltt 1 0 1 0

b 1 0 1 0

i ----is~iumlrt - S bull - - bull bull - -JIuml l ^ 1 5lt

La r a d i c l y s e i n t e r n e e j t i c i neacute^IigeaLiO levant c o l l e p rodui te r-ar

le rayonnement car l a juantivl- Jali-Shv-Jc- ralor i ^ e ferrreacutee ir

i r r a d i a t i o n 7 e s t t r egrave s s^ i icirc r i eure gt e ucirc p glucose j e

Les bull amprOto rer-reacute^prrTit rraio-iq^e contenant l e carbone rcarqueacute -n-t bullbullbull-i- - - LJvemert de 8 igt e t

10 icircioir 1^ -lLiBaiiumles a ldeacutehydiqje e t a l c o o l i q u e

P ropos i t i ons de ae--ajd^mea

ues meca-Jpoundr5 voa r -_-

i-i-jpound lt--v-2- -Liri T L

v l a i t que- l-Mg-^t ^ t i

viuml-ovoja^ pour l a r a d i o l y s e en mi l ieu

-bullelle en s o l u t i o n en tenant compte

r a d i c a l -OH de l e a u

- 63 -

On peut concevoir que lattaque du radical OH conduise agrave

chement de H- sur lhydroxyde du carbone t

H OH

Y CHOE I CKOH

I HCO^K iO

CK OH

1

H OH -C I CHOH I CHOH

HCO I

mdashCH I CJLOH

II

Le rearrangement du radical II aboutit apregraves rupture de la

C mdash C au composeacute III

H OH

-V CHOH

H C amp + 7 kcal

mdash-c

I CHOH i CHOH

CHjOH II CHCK III

te composeacute III peut ensuite eacutevoluer agraveampns deux voice digegravere1

H ^0

I

a - Hydrolyse de la liaison aceacutetalique

CHO

CHOH

__ CHOE CHOK

COM

CEO

CKOH

CE OH

IV

l

H OH C

_ II

v- 2 C bullbull=lt-

Laiiic - i et cr suite rOcej^aire dc

-ur ie carl-o-e c du r a d i c a l V c e t t e

j i t d i rec te-re c o i t ar i i t e r n eacute -

cc

c

CHC

ci-

ildeacutehyde r-aicrirje

rc conditions expeacuterimentales to de laldeacutehyde ralonique sont

i icr-eacutes i partir de lextreacutemiteacute aideacutehydique

Counure horolytiaus de la liaison acetaliccedilue

Le radical III pourrait aussi conduire apregraves coupure horcolytique

de la liaison C mdash 0 heacuteniaceacutetalique sercolable agrave celle postuleacutee en

rrilieu solide s la forme eacutenolique de laldeacutehyde nialonique

K 0)

l c I

CHC i I CHOK CKO

CKO

omdash-mdashOH

CE OH

III

8h kcal CH I CKOE

- 6J -

CHO CHO

I I bullCHOK laquo- CH

f 1 ltCHOli CKOH

XII XIII

lit-rai responsable de la formation ugrave partir de bullbullbull-

rLi al tccli ie I riucose de seulement 0 de laldeacutehyde- r-~

Or p e t er effet penser quen milieu liquide bullbull

r aux pi extrecircmes lhydrolyse est plus facile

la -jeupure horr-dy tique

biccussion

Le-iuml variations de la concentration en aldeacutehyde mala ni que ob^t rv----

en fonction de la dose dirradiation et de la concentration e -

bullcse sert compatibles avec tout node daction indirecte

Lee effets de xalcooi du bromure de potassium et du protoxy-i--

d --ote ronf irment i attaque initiale des radicaux OH

linfluence de loxygegravene est nulle et ce gaz nest pas impliqueacute

dans lexplication des rcecanisres

I] est difficile de comparer les rendements raaiulj tidies du glushy

cose du mannose et du galactose les pourcentages relatifs dej

formes or et 9 eacutetant diffeacuterents en solution dans leau

En milieu basique la stabilisation de la forme eacutenolique de lalshy

deacutehyde malonique peut expliquer le rocircle favorisant dune eacuteleacutevation

de pH

En conclusion les meacutecanismes proposeacutes ici sont assez diffeacuterents

de ceux deacutecrits par Scherz Nos reacutesultats expeacuterimentaux ont montreacute

en effet que dans les conditions dirradiation utiliseacutees (solution

dilueacutee pH eacuteleveacute) laldeacutehyde malonique provenait contrairement agrave

lhypothegravese de cet auteur principalement de lextreacutemiteacute aldeacutehydique

du glucose

- CC -

- Extrapolation aux polymegraveres supericirz (fipound- 2)

La comparaison des re demets Ju glucose du rraltose et du maltti-

trio^e net e eacutevidence le roio Au r^rb^nc i

Lorsc- roi -vi o-t xrri li ]eacute in la lai^oi pound lycos i il j e il ny

a plu s pe_- it i 11 teacute d at tu e r ar 1er r in aux Li je eau corrt-

il est oslieacute dans les meacutecanisme- deacutecrits r 1J- ha-it

Seul lej cyles A correspondant bull 1 ex i reacuterri teacute rcr reacute iuc t ri -e

chaicircre irrite cdiraieit i laldeacutehyde rralcri pjc (ne hydre lye

de la liaison jlycosidique serait neacutecessaire) Jre f ra bull tio Je r

dicaux CH Je leau part ici erai t r le y-le E C - d autr-s

reacuteactions et eraii or censeacute ueje LIA Li lisat le - ia [reduction

daldeacutehyde rraionisue -iui deacutecroicirctrait e fonctic de la lorQuer

la chaicircre

Jre extrapolation ugrave 1 any lose condi t ugrave admet tre vc leffet bull-bull

condaire serait donc neacutegligeable Ceci cat en accord avec les reacuteshy

sultats obtenus sur lamidon irradieacute agrave leacutetat solide pour lequel

les concentrations agravealdeacutehyde malonique r augmentent pas aux forshy

tes humiditeacutes contrairement agrave ce que lon pourrait attendre de

1effet secondaire

Dans 1isomaltose les carbones 4 des deux cycles sont libres et

rien nempecircche quapregraves hydrolyse ils participent tous deux agrave la

formation daldeacutehyde malonique cest ce quon observe en effet

expeacuterimentalement

67

fig- 23 - Irradiation du glucose et de ses polymegraveres en milieu liquide agrave diffeacuterents pH

1 - glucose

2 - maltose

5 - maltotriose-

oi^h^-uirifmdash

te rr--t lti J u b i

i _a JOI-bull i bullbull l-it-hyis rraiori _bull = oer est ajouta -J volume

A_-ide d thiobarbiturique 072 g

Acide trichloracitique 1 y g

1^0 QSP 100 ml agrave 20degC

Arregravef chauffage agrave 6CdegC pendant 60 irn le meacutelarge est refroidi et

lu densiteacute optique agrave j32 rn est lue agrave laide dun spectrophoto-

mttre Optica CFt R

EVAPORATION DE LALDEHYDE MALOKIQUE

Laldeacutehyde malorique est seacutepareacute ainsi que tous les produits de

radiolyse volatils par evaporation sous vide agrave ^ucircdegC et piegeage

agrave -TS6degC (fig 26)

La solution est preacutealablement acidifieacutee par 2 ml HCL

- 69 -

qgSTALLISAilOi DU COMPLEXE

Le- -urj IP-XC ATB-AM r eacute c i i t e c o u s ic r rce -le p a i l l e t t e s d eacute c

^J^-L uprucirc i a c i d i f i c a t i o n (HCL lt m l e t r e f r o i d i s s e r c e r t -ie

bull-iorr a r j e - j r c ^ I i e s t e n s u i t e f i l t r eacute s u r v e r r e f r i t t e H C t

JHtfCKATUuiiAiiilE

J bullbull 2- bull bull bullbullbull bull i Uo- a o i i U icirc L O _oro i c r e

bull i a v bullbullbull 1 bullbull c e- f i non a r t i bull J I O ^ s e n t eacute l i - i n eacute e s

icirc-e a v-- bull 1- i e u i a -bull= gt r J e deacute - a r t a t i c

c u i -bull--- lt iy irp l e x t- bdquo o n t a_L xiquCC-r ^ ic-

bullie taille aj ro rieacuteo aux quantiteacutes agrave purifier Un lavage gt

i iric I AT5 te lCA ei egttc-G et diverc produits de raJic

Le Oi ugte ~Lt ensuite -JluC par u ir-eacute lange ea - ampiumltce

mdash mdash Par compteurs type GEIGER KULLER les solutions ( C C bull=

iz eacutevarcreacutees agrave laide ciun eacute iradicircaeur sur des coupelle i -

niriurr Ces d e m i Ore dont introduites dans lappareil e bullbull

tauje ett automatique

Par scintillation liquide Apregraves oxydation dans un four agrave catiy

le C0 marqueacute est recueilli dans pound0 ml du meacutelange suivant (fir bull

Pour un litre

220 mi dalcool meacutethylique (solvant)

330 ml de pheacutenyl-eacutethyl-amine (fixateur de C0 S)

fOO ml de toluegravene (scintillateur primaire)

7 g de Butyl PBD (scintillateur secondaire)

pu ml deau (solvant)

Lactiviteacute est mesureacutee par scintillateur liquide

PREPARATION DALDEHYDE MALONIQUE POUR ETUDE EN LUMIERE UV

Laldeacutehyde malonique teacutemoin est preacutepareacute par hydrolyse acide du bis-

dimeacutethylaceacutetal du commerce (10 ml de solution molaire dacetal

2 ml HCl concentreacute chauffage agrave 30degC pendant 60 mn) (fig 24 - 25)

- 70

fig Zh - Influence de la concentration en acide sur lhydrolyse du bis-dimeacutethyl aceacutetal de laldeacutehyde malonique (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique agrave 267 ira)

- 71 -

fig- 25 - Influence du temps de chauffage agrave 600 sur la formation daldeacutehyde malonique par hydrolyse acide du bis-dimeacutethyl-aceacutetal (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique

267 ara)

ro c IUgrave-U -iu bull c a lt-T ur e^ ^Oucircte-bullbull-- bull - UL Zul i o bull bull bull

To IOiit agtregraves chauffage i^^C agrave I ocirctuve ^ojjj^^i i h e a r e r

ADUIIIC -ii- x-^r

t i l e e s t oifLCicircueacutee j ^ r

a) lyoLhplusmnlXLnzij bull icirc- ^ e l a ^ e tie icjij de ] lii-oae e t do KBr

t J -lplusmnlirO JX ougt2rcs

- 73 -

DIFFERENTES FORMES CRISTALLINES DE GLUCOSE

Glucose du commerce (Prolabo) anhydre ou monohydrate

Sirop de glucose eacutevaporeacute sous vide (20 mrr Hg 30degC) agrave laide dun

rotavapor Biiumlchi ou dans un dessicateur en preacutesence de P_Ofl

Glucose lyophiliseacute agrave laide dun appareil Sogev type Subii-i

CHROMATOGRAPHIES GLC

Preacuteparation des deacuteriveacutes trimeacutethylsiJyleacutes Le sucre J5 mg) est

dissous dans 1 ml de N N dimethyl formamide qui a our proprieacuteteacute

nous lavons veacuterifieacute de conserver la configuratio anomerique La

silylation est reacutealiseacutee par 1 ml de N 0- bis-tri-ieacutethyl-silyl-

trifluoro-aceacutetamide O de trimeacutethyl chlorosila _e) Le deacuteriveacute obshy

tenu est susceptible decirctre chrouatographieacute en aase gazeuse

Chromatographie La chromatographie est effectue sur colonne SE 30

(2 m 18 de pouce) par eacutelution isotherme (c onne 200degC injecteur

250degC deacutetecteur 250degC) agrave laide dun chrom ographe F 30 Ferkin

Elmer

pH DIRRADIATION

lgtc TgtH -cyous sont nxeacutes par des tampon phospnate 05 M et les

pH extrecircmes sont obtenus par addition e soude ou dacide chlorhyshy

drique -

NOTA Le pH varie tregraves peu (lt 1 pIT en cours dirradiation dans

ces conditions

Vide primaire Coton de virra

Azote

liquide

(-1B0raquo Ciuml-

f

riuml 11

sp

l i Soj-ution U C - Glucose _ -

Agitateur bullbullgnetiqua

MEGE I I PIEGE 2

fig-26 - Meacutethode dextraction sous pression reacuteduite des deacuteriveacutes volatils scheacutema de principe

- TJ -

agrave Mlaquoraquoi|tugtl control (-were)

D D

f i g 28 - Meacutethode doxydation des composes marqueacutes ( intertechnique S A I l l bullcheacutema de principe)

- 76 -

CONCLUSION

Au cours de ce travail nous avons vu que laldeacutehyae malonique

Dcuvait ecirctre formeacute directement par irradiation du glucose sec ou par

1intermeacutediaire des radicaux de leau lorsque cette derniegravere eacutetait

preacutesente

Les meacutecanismes reacuteactionnels que nous avons proposeacutes ne sont sans

doute pas la traduction exacte de la reacutealiteacute mais ont lavantage decirctre

en accord avec les reacutesultats expeacuterimentaux

Leffet direct conduit agrave une production daldeacutehyde malonique proshy

portionnelle agrave la dose indeacutependante du deacutebit de dose de la temshy

peacuterature dans un vaste domaine de la preacutesence doxygegravene et de

leacutetat cristallin du glucose En revanche la teneur en eau et la

forme anomeacuterique du glucose jouent un rocircle important Par marquage

isotopique on a pu montrer que les deux extreacutemiteacutes de la moleacutecule

du glucose participent agrave la formation de laldeacutehyde malonique

Lextrapolation aux polymegraveres lineacuteaires (maltose maltotriose) met

en eacutevidence lindeacutependance du rendement de radiolyse vis-agrave-vis de

la liaison a 1 - 4 et permet de penser quil tend vers celui du

6 I ^ u i i c ugraveo110 i camelo te

Leffet indirect est lieacute agrave laction des radicaux OH de leau Il

se manifeste lorsque le glucose est irradieacute agrave leacutetat suffisamment

hydrateacute ou en solution Dans ce dernier cas et en accord avec la

theacuteorie geacuteneacuterale la concentration daldeacutehyde malonique est indeacute-

peacuteiiugravecujLt de la concentration en glucose dans une large mesure et

ne varie pas proportionnellement agrave la dose Loxygegravene est sans inshy

fluence notable mais on observe une forte activation aux pH eacuteleshy

veacutes Lutilisation de 1 4 C a permis dattribuer agrave lextreacutemiteacute aldeacute-

hydique du glucose lorigine de la plus grande partie de laldeacutehyde

malonique La polymeacuterisation du glucose par liaison 01-4 entraicircne

une diminution du rendement radiolytique Ainsi leffet indirect seshy

rait neacutegligeable dans lamylose

- 77 -

Il serait inteacuteressant pour continuer ce travail dextrapoler DX

polymegraveres plus eacuteleveacutes en utilisant divers polyholosides obtenu t ajregrave

hydrolyse meacutenageacutee de lamidon par chromatographie sur biogel jampr

exemple

Quoiquil en soit on a pu mettre en eacutevidence agrave propos de la forshy

mation daldeacutehyde malonique des diffeacuterences de comportement di rlucjo

vis-agrave-vis du rayonnement ionisant selon ou il est libre ou irccrrcr-icirc-

dans une chaicircne glycosidique Ceci incline agrave la prudence danc 1-JZ-J~

polation au polymegravere des reacutesultats trouveacutes sur un monomegravere

- 78 -

ANNEXE

Nous rappelons ici les uniteacutes utiliseacutees en radioactiviteacute et

nous indiquons leurs eacutequivalents biologiques geacuteneacuteralement fondeacutes

sur les effets que produisent les radiations ionisantes dans lorshy

ganisme

On trouvera les mesures pratiques fort bien deacutecrites dans la

thegravese de Monsieur Jean MORRE deacutejagrave citeacute

- 79 -

UNITE DACTIVITE

Le curie (Ci) Le curie caracteacuterise la source eacutemettrice

La masse de radioeacuteleacutement pour une activiteacute de 1 curie est tregraves

variable

mdash 3 tonnes duraniur 3S

mdash 09 rg de cobalt 60

mdash ^3 microgrammes dor 198-

Ceacutetait dabord lactiviteacute de 1 gramme de radium- Officiellement

cest la quantiteacute de tout radioeacuteleacutement dans lequel le nombre de

deacutesinteacutegrations est de

37 x 1 0 1 0 par seconde

Lactiviteacute massique ou speacutecifique est lactiviteacute par uniteacute de

masse dune substance consideacutereacutee Elle sexprime en curiegramme

ou en ses sous-multiples

UKITE DEXPOSITION OU DE DOSE EMISE

Le roentgen (R) Il caracteacuterise un faisceau de rayons X par ionisation

provoqueacutee dans 1air

On mesure ici la charge eacutelectrique transporteacutee

1 R = 2083 x 10 9 paires dions par croa dair

1 R = 16 x 101 paires dions pa granirc d air

1 R = t Ues cm3 dair = 770 Ues gramme dair

1 R = 677 r 10 e MeVcm3 dair standard

1 R = 0838 rad

1 R = 524 x 10 7 MeVg d a i r = 52 x 1 0 1 3 eVg d a i r

1 R = 0107 ergcm 3 d a i r = 869 e rg g d a i r

1 R = 93 e r g g d eau ou de t i s s u s v i v a n t s

- 80 -

UNITE DE DOSE ABSORBEE

Le rad Internatic nalement 09^3) raquo c est luniteacute de dose absorbeacutee-

Elle est fonction des caracteacuteristiques du champ de radiation o~

point consideacutereacute et de la composition eacuteleacutementaire do la natiegraverishy

en ce point

Elle est eacutegale agrave une eacutenergie diviseacutee r-ar une ira se

Indeacutependamment du temps passeacute agrave ceacuteder leacutenergie

1 rad = 100 t g de matiegravere quelconque irradieacutee

s 01 joule par kilogramme

La valeur du rad est sensiblement eacutegale agrave leacutenergie libss-bull- bull_--

de leau (ou des tissus mous irradieacutes) par an faisceau io r-yz X

tel que lexposition soit de roentgen

On peut se servir du rad avec des rayons X gamma neutre bull-bull-

trons protons

Remarques A une exposition de 1 roentgen correspond ure dose

absoijeacutee de

mdash 0869 rad dans lair

mdash 09S rad dans les tissus mous

mdash 08 agrave 097 rad dans leau pour des rayonnement

deacutenergie comprise entre 10 keV et 3 HeV

Si une chambre dionisation a donneacute pour des photons deacutenergie

infeacuterieure agrave 3 WeV agrave un certain endroit dans lair une exshy

position de 1 roentgen le corps humain agrave la mecircrce place receshy

vrait 096 rad

ME5DRES BIOLOGIQUES

Le LET (Linear Energy Transfert) 1 keVmicron deacutecrit leacutenergie

deacutepenseacutee drns les tissus en fonction de la longueur du parcours

LEBR (Efficaciteacute Biologique Relative) = I rayon X de 250 keV

dionisation speacutecifique de 100 paires dions par micron deau ou

de tissue Cest une ionisation speacutecifique-

- 81 -

Le REM (Radiological Equivalent Man) = effet biologique ducirc agrave

labsorption de 1 roentgen de rayons X ou gamma

Un rem = 1 rad X EBR

= EBR e rSEcirc d e tissus

Mesure indispensable agrave leacutetude de certains paramegravetres telles la

radiosensibiliteacute cer luniteacute pratique utiliseacutee pour les vashy

leurs de radiorrotec t _-i

Si lon connaicirct la dose absorbeacutee on peut passer acirc la notion

deacutequivalent de ucirczr2 en pondeacuterant la valeur trouveacutee par un facteur

exprimant le risque relatif correspondant agrave la qualiteacute du rayonshy

nement

Cest le facteur de qualiteacute FQ relieacute agrave la densiteacute des pheacutenomegravenes

eacuteleacutementaires dionisation et dexcitation au voisinage du parcours

de la particule chargeacutee

REM = RAD X FQ

Le rem correspond au risque encouru par un organisme huma_n ayant

reccedilu une dose de 1 rad de rayons X ou gamma

PRINCIPALES VALEURS DE FQ

Rayonnements FQ

X gamma 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale gt 003 HeV 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale lt 003 MeV 17

Neutrons thermiques 3

Particules infinies naturelles protons de faible eacutenergie neutrons rapides 20

Noyaux lourds de recul fragment de fission 20

Une personne soumise pendant un an agrave un flux de neutrons thermishy

ques de 700 Ncm asec recevrait un eacutequivalent de dose de 5 rem

laquelle est la dose annuelle maximale admissible fixeacutee pour la

cateacutegorie de travailleurs dits directement affecteacutes agrave des trashy

vaux sous rayonnements

- 82 -

Le rem est leffet biologique de 12 g de radi-m 226 agrave un megravetre

pour les tissus exposeacutes pendant une heure

Outre la quantiteacute deacutenergie ceacutedeacutee agrave la matiegravere irradieacutee il faut

tenir compte aussi du temps neacutecessaire pour deacutelivrer cette eacutenershy

gie

Une mecircme dose provoque des effets moins graves si elle est eacutetaleacutee

dans le temps Si le temps est suffisamment long une dose mecircme

importante narrive jamais agrave provoquer des effets dits seuils

Les normes de seacutecuriteacute (ou) doses maximales admissibles sont resshy

pecteacutees si lon calcule agrave lavance le temps de travail maximal

en preacutesence du rayonnement

En prenant lheure comme uniteacute de temps on aura

mdash deacutebit dexposition = en Rh

mdash deacutebit de dose absorbeacutee = en radh

mdash deacutebit deacutequivalent de dose = en remh

EFFETS SUR LORGANISME DEFINITIONS DES LOUES

Dose Maximum Admissible cest la dose totale de radiation reccedilue par

un individu et jugeacutee incapable de causer des troubles appreacuteciables

au cours de lexistence Elle varie sil sagit de la seacutecuriteacute inshy

dividuelle dune petite ou dune large fraction de la population

Concentration Maximum Admissible Elle repreacutesente la concentration de

chaque radioeacuteleacutement dans leau et dans lair qui apregraves obtention

dun eacutetat deacutequilibre dans le corps de lindividu qui la ingeacutereacutee

ne donne pas une irradiation corporelle totale deacutepassant une vashy

leur de 03 rem par semaine dans lorgane critique (organe le plus

sensible agrave ce radioeacuteleacutement)

- 83 -

Officiellement la CMA dun radionucleide est lactiviteacute volumique

de ce radionucleide dans lair inhaleacute c dans leau de boisson

qui pour une inhalation ou une ingr -ion exclusive et continue

entraicircne leacutequivalent de dose maxi al admissible au niveau de

lorgane critique lorsque leacutequilibre est atteint ou apregraves cinshy

quante ans dans le cas de radioeacuteleacutements agrave peacuteriode effective longue

Leacutequivalent de dose est deacutefini pour les besoins de la protection

Cest le produit de la dose absorbeacutee par le facteur de qualiteacute

le facteur de distribution de dose et dautres facteurs adeacutequats

bull C H mdash C H -I I

UN Off

- C - C H -I I

OHOH

H C - C H - C H mdash C H -I I I I OHOH OH OH

CHmdashCH-CHmdashCHmdash i I I I bull OH OH OH OH

bullCHmdashCHmdashCHmdash OH- CHmdashCHmdashCHmdashCII- CHmdashCH=CHmdash 0 - + 1

bullC-

1 1 raquo II 1 1 II OH OH 0 O- OH O

Meacutecanisme proposeacute par H SCHERZ

iIV3~SITS LE E2CIT t 3 C C r i l

HT ESS SCIZICSS

U K - A S 3 E L L 3 H I

- bull bull -23 _ _ D E _ _ 3 A _ -icirc_sos

agrave 5- ^ ~ VF

Le Vico-yreacutesident de lUniversiteacute

Universiteacute de Droit dEacuteconomie et des Sciences

A I X - M A R S E I L L E III H - DUSSARDIc2

FACULTEacute des SCIENCES et TECHNIQUES 1raquo SAINT-JEROME Rue Henri Poincar 13397 MARSEILLE CEOEX 4

81raquo -

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Imprimeacute par le Bureau de Documentation

CENCADARACi1E

Page 4: ETUDE DE LA FORMATION DE L'ALDEHYDE MALONIQUE AU COURS DE

- 1 _

IHTRUcircDUCTIO

La production accrue daliments et la neacutecessiteacute dune zorzor-

vatior en vue de leur distribution pose un problegraveme aigu Les meacutethode

traditionreles (seacutechage sa aiso fumage froid marinade steacuterili-

satioi thermique emploi dantiseptiques) preacutesentent des ircorveacuterior-bull bull

diminution des proprieacuteteacutes nutritives alteacuteration des proprieacuteteacute c-r -

rolertiques utilisation passive dadditifs chaicircne de froid rcrti bull

Les possibiliteacutes de deacutesinfection de stabilisation et de ce -- -

vatior des denreacutees offertes par les radiations ionisantes peuvent ~J -

vrir la voie agrave des applications industrielles Lirradiation r reacutes-nt--

nctannent 1avantage de deacutetruire les niereacuteorganiseacutees sans eacutelevacirctit d-t

tempeacuterature et agrave 1 inteacuterieur dun emballage et anche ce qui eacutevite I bull=

recontaminacirctions ulteacuterieures De nombreuses eacutetudes ont deacutejagrave eacuteteacute entreshy

prises sur les viandes [1] les oeufs [2] les ceacutereacuteales L3]- les poisshy

sons igt] [5] les fruits [6] e t c

Laliment irradieacute est cependant le siegravege de reacuteactions chimi p e-pound

pouvant eacuteventuellement produire des composeacutes toxiques- Il est de ne-

neacutecessaire deacutetudier linnocuiteacute du traitement

Le groupe de radio-conservation des denreacutees Service de fiadio-

agronomie du Centre dEtudes Nucleacuteaires de Cadaracicircie a pour objectif

deacutevaluer lefficaciteacute et linnocuiteacute de lirradiation daliments pulshy

veacuterulents pour lesquels la mise en oeuvre des proceacutedeacutes classiques de

pasteurisation ou de steacuterilisation par la chaleur a des conseacutequences

neacutefastes sur le goucirct la couleur et surtout la structure Les indusshy

triels ont donc tendance agrave utiliser des produits chimiques dont la

gamme est tregraves eacutetendue (oxyde dethylene oxyde de propylene anhydride

sulfureux chlore etc) La geacuteneacuteralisation de lecploi de telles subsshy

tances a dailleurs conduit les instances nationales chargeacutees de la

santeacute publique agrave prendre des mesures restrictives [7]laquo

Les recherches du l a b o r a t o i r e ont rcortret que l e dosa^-p IP I

pound--y~Tgt rrilcriquc _bdquoi a ie c o n s t i t u e r un noyer simple e t sucircr pour deacuteceshy

l e r l i r r a d i a t i o n de lairidon 26] Ce t e s t a d a i l l e u r s eacute t eacute appliqueacute

avec succegraves dans l e cas de l i r r a d i a t i o n du l a i t [27 2 8 ] de l a c e l shy

lu lose [29] des viandes [30 31] e t des oeufs [ 3 2 ] Parmi l e s p rodui te

radioforrres i d e n t i f i eacute s au l a b o r a t o i r e aldeacutehyde fornique [ 1 1 ] peroxyde

dhydrogegravene [12] g lucose mannose f r u c t o s e iibcsc egrave ry th rose a r a -

b inose xylose [13] acide formiquu [ 1 ^ ] l a l d eacute h y d e nalonique revecirct

a i n s i une importance p a r t i c u l i egrave r e L eacute tude de sa formation au cours de

l i r r a d i a t i o n de l amidon de maiumls a eacute t eacute e n t r e p r i s e [ 3 ^ ] E l l e p reacute sen shy

t a i t d a u t a n t p lus d i n t eacute r ecirc t que c e r t a i n s meacutecanismes de r ad io lyse du

glucose avaient deacutejagrave eacute teacute proposeacutes [27 28 3~~raquo

Cependant ci lamidon est un aliment simple cect

chimique complexe Il sagit dun poly (anhydre ^-C glucampryrari

D giucopyranose) brancheacute en 1-C de poids -noleacute-culaire eacuteloveacute bull

deacutefini et dont la longueur de chaicircne et le nombre de hramprTIumlo-e

pendent de la nature de la ceacutereacuteale et dans ie cas d rr- iumls do

rieacuteteacute du degreacute de maturation du grain du moae d extraction o

11 est apparu neacutecessaire deacutetudier ce meacutecanisme dampbcrd r lo

le glucose ruu dextrapoler aux dimegraveres (rraltG o ijoro co

biose) au trimeacutere (rraitotricso ) r uis en fir bull i arri -

Cest le sujet du travail exposeacute ici

- J -

PRINCIPES

- isz RAIAIICQ ICMSAMKG

Lei v---i t ic- cCv JNi -ie peacuteriode gt3 ars correspond -i 1 C- rz i mdash

- bullbull iri JV I-i = iocircrercie OjiOy MeV pratianerent absorbeacutees rucircr bull

-re c io hot or J - C-ie-rj-ie ijy ct gt 7 MeV Rappelons que

i icircc -obait C-TC dars tout 1 bull espace 2x3 7 bull Q 1 deg photons d -Line t uis-

e t --ale i2 0 milliwatt Lea aouives employeacutees (12 000 et 2 000

s- bull crs bullbull DS estais orrojcrieit -ioC 1 aec L uiasarcec do

crre-err se -C et agraveC wattlaquo

Leacutenergie est absorbeacutee celer trois processus geacuteneacuteralement doshy

ts en terrres de probabiliteacute dinteraction dun photon incident avec

atorre Leur irrLpcrtance relative varie avec leacutenergie du the tor et

numeacutero iv-ie Z des atones composant le milieu irradieacute (fig )

Leffet photoeacutelectrique correspond agrave labsorption totale du photon

incident par le nuage eacutelectronique de latome rencontreacute provoquant

leacutejection dun eacutelectron animeacute alors dune eacutenergie eacutegale agrave celle

du photon diminueacutee de leacutenergie de liaison de leacutelectron Il est

preacutepondeacuterant dans les milieux agrave numeacutero atomique eacuteleveacute irradieacutes

avec des photons de faible eacutenergie (E lt 05 MeV)

Leffet Compton traduit leacutemission dun eacutelectron et dun photon seshy

condaire dans le cas ougrave leacutenergie de liaison eacutelectron-noyau est neacuteshy

gligeable devant celle qui anime la particule incidente Il est preacuteshy

dominant dans les milieux agrave numeacutero atomique faible irradieacutes avec

des photons deacutenergie intermeacutediaire

Leffet de Paire conduit enfin agrave la mateacuterialisation du photon par

creacuteation dun eacutelectron et dun positon

EFFET DE MATERIALISTIC

ffET COMPICN

hs

fig1 - Repreacutesentation graphique des divers effets en fonction de leacutenergie des photons incidents et du numeacutero atomique z du milieu irradieacute

- 6 -

Cette conversion deacutenergie en masse neacutecessite une eacutenergie deux fois

supeacuterieure agrave celle associeacutee agrave un eacutelectron (MCT = 05 KeV) Il

r est artiiuerert observeacute que dans les ni lieux agrave numeacutero atomique

eacuteleveacute irradieacutes avec dej photons deacutenergie supeacuterieure i 10 Ne V

C est leffet Corto lui est preacutedominant au cours de 1 irradi a-

tic bull_bull s aiirerts constitueacutes essentiellement d oxygegravere d arote de

jaL-ro et d Vvagraverzccedilc-ye composeacutes i numeacutero atomique faible Le rayoiumliicircc-

rert agrave b degCo dont leacutenergie 133 et 11 HeV est tregraves nettement infeacuteshy

rieure au seuil deacutenergie dactivation voisin de 10 MeV nentraicircne

jamais de radioactiviteacute induite Son action consiste agrave arracher d^r

eacutelectrons au milieu et = porter certains atones da de eacutetats ex-iteacutes

Lorsque leacutenergie dexcitation deacutepasse certaines limites - bull bull lt -

ture des liaisons covaientes entre let atomes et formation ni

libres Ceux-ci eacutevoluent ensuite pour donner des produite laquot-ub c

sort les produits de radiolyse Cest leacutetude de cette derniegravere eacutetape

vui est entreprise ici dans le cas de laldeacutehyde maionique

II - USITSS DOSIMETRIC

Tous les effets produits par les radiations ionisantes nui sont

susceptibles decirctre mesureacutes quantitativement peuvent ecirctre la base dune

rreacute tho de dos ineacute t ri que -

La mesure de lionisation de lair a eacuteteacute utiliseacutee pour la deacutefishy

nition de leacutenergie eacutemise Le roentgen est la quantiteacute de rayons X ou y

telle que leacutemission de particules qui lui est- iszzzilc dans 0001293 g

daii jjruvoque plusmne transport de 1 Ues deacutelectriciteacute de signe quelshy

conque 1352 ou la formation de 29-109 paires dions par cm 3 dair sec

Cependant toute leacutenergie traversant un milieu nest pas absorshy

beacutee et de plus il nest pas possible de mesurer lionisation produite

dans un solide Ainsi on a deacutefini luniteacute de relation absorbeacutee le

rad qui correspond agrave la dissipation de 100 ergs ou 2k 10~ 6 calories

dans un gramme de natiegravere [36] Dautres uniteacutes ont eacuteteacute creacuteeacutees (Rep

Re-m) elles sont fondeacutees sur limportance de leffet produit dans le

milieu reacutecepteur en biologie cela correspond agrave leffet destructeur

En annexe on preacutesentera quelques exemples deffets sur lorganisme afin

- 7 -

dillustrer les moyens de protection indispensables lorsouon manipule

des eacuteleacutenents radioactifs Les principales uniteacutes seront rappeleacutees sur

un tableau Nous utiliserons le rad canuse uniteacute de dose ainsi que sec

multiples krad = 10rad 1 Hrad = 10 rad Une mecircme dose pouvant ecirctre

distribueacutee plus ou moins rapidement la notion de deacutebit de dose traduit

1eacutenergie absorbeacutee par uniteacute de temps Il est proportionnel agrave la puisshy

sance de la source utiliseacutee et varie en fonction inverse du carreacute deshy

lagrave distance qui seacutepare la source de leacutechantillon

La mesure de leacutenergie absorbeacutee nest pas effectueacutee calorirrieacutetri-

queaert en raison des faibles quantiteacutes de chaleur deacutegageacutees rais gracircce

icircraquo une reacuteaction radiochimique particuliegravere la conversion de Fe en

-0 krad- Loj icsej sjiumleacuterieures sont mesureacutees par extrapolation

bullV - C mdash raquo laquos bull H0 bull laquo bull 0

Fe f OH -Fe+1 + OK

F e + + + H0= m~ Fe bull H0 2

OH + H + raquo- HjO

H0~ + H raquo- HJOJ

III - DOSAGE PS LALDEHYDE MALONIQOE

La meacutethode faisant intervenir lacide thiobarbiturique nous est

apparue la plus satisfaisante

Laldeacutehyde malonique (AH) peut ecirctre doseacute par colorimeacutetrie [33]

en utilisant sa proprieacuteteacute agrave reacuteagir sur le malonylthioureacutee ou acide 2

thiobarbiturique (ATB) en ailieu trichloracctiqu^ pour donner un complexe

absorbant agrave 532 n-m (fig- 2 )

- 8 -

1 _

DO

I

v_ 4 9 0 532 Longueur

donde nm

fig 2 Spectre dTabsorption en lumiegravere visible du complexe Aldeacutehyde maIonique Acide thicircobarbiturique

- 9 -

LAT^b se p reacutesen te sous t r o i s formes tautomegravercs

O OH

HsL --OH

O HjJ-^X-H

Selon Percheron [raquoQ] laldeacutehyde malonique reacuteagit sous sa forme eacuteno-

lique CHO - CH = CHOH pour conduire au composeacute suivant L ^ ]

9 ^ N-^CH CH CH^S

En revanche Mesnard et Devaux [2] proposent une aut^p formule

CHOH QH ^H OH

HSW k sK Js H ^O^ ^ O

Nous ne nous sommes pas attacheacute agrave deacuteterminer la structure exacte du

complexe mais nous avons veacuterifie quil se formait effectivement que

lon utilise laldeacutehyde malonique du commerce laquou bien laldeacutehyde ma-

lonique de deacutegradation du glucose- Par ailleurs on a montreacute que deux

moleacutecules dATB reacuteagissaient avec une moleacutecule daldeacutehyde malonique

ce que nous avons veacuterifieacute par gravimeacutetrie

Le produit de la reacuteaction est un pigment rouge speacutecifique son

spectre visible nous lavons dit preacutesente un maximum dabsorption

optique agrave 532 nra ainsi quun eacutepaulement agrave h$Q nm Dans les conditions

utiliseacutees la reacuteaction est complegravete avec 2 ml de reacuteactif (fig- 3)i

apregraves 30 minutes de chauffage agrave 60degC Elle nest pas ou peu perturshy

beacutee par la preacutesence de glucose en concentration molaire (fig 4) La

densiteacute optique agrave 532 nm est proportionnelle agrave la concentration inishy

tiale daldeacutehyde malonique

Dans une solution inconnue la teneur est mesureacutee par comparaishy

son avec une courbe de reacutefeacuterence (fig 5)bull

fig 5 - Influence du volume de reacuteactif (ml) neacutecessaire pour doser 2 ml dune solution 10 - s daldeacutehyde raalonique Volume total constant (h ml)

laquoM CO m

o ci

1

s

1

s

30 60 Temps de reaction mn

fig4 - Influence du temps de chauffage agrave 60C sur la reacuteaction Aldeacutehyde malonique - acide tbiobarbiturique

bull en labsence de glucose bull en preacutesence de glucose (molaire)

fig 5 ~ Variations de la densiteacute optique agrave 532 nm en fonctiua de la concenshytration initiale en aldeacutehyde malonique

- 13 -

Le coefficient dextinction moleacuteculaire e agrave 5J2 nm est tregraves

eacuteleveacute (56 10amp m - 1 cm - 1) Lee quantiteacutes mesureacutees pourront ecirctre tregraves

faibles ce qui est dailleurs le cas dans le glucose iiradieacute (de

lordre du Mgg)

IV - ISOLEMENT ET PURIFICATION DU COMPLEXE

En raison des tregraves faibles quantiteacutes daldeacutehyde malonique preacuteshy

sentes dans le glucose irradieacute cette eacutetape dans notre travail a deshy

mandeacute une mise au point particuliegravere

Laldeacutehyde malonique est seacutepareacute par evaporation sous pression

reacuteduite puis condenseacute dans un piegravege agrave azote liquide Le complexe est

ensuite formeacute par action de 1A1B et est purifieacute soit par cristallishy

sation soit par chromatographic sur colonne de cellulose Les technishy

ques opeacuteratoires sont deacutecrites dans le dernier chapitre

V - INDICATEURS NUCLEAIRES

Leacutetudedu meacutecanisme de radiolyse a eacuteteacute effectueacutee en utilisant

lisotope l 4 C introduit seacutelectivement en position 1 ou en position 6

La fraction de moleacutecule ainsi singulariseacutee peut ecirctre mise en eacutevidence

dans laldeacutehyde malonique purifieacute On pourra suivre ainsi le devenir

des atomes de carbone du glucose

Le glucose 1C 1 est preacutepareacute au laboratoire des radioeacuteleacutements par

action du cyanure de sodium Na - 1 4C s N sur le D arabinose le glucose 1 4 C 6 est obtenu agrave partir de cyanure de potassium K - 1 4 C = N sur lal-

do 5 0 (1-2) isopropylidegravene D xylofuranose

Le l e est eacutemetteur de rayons P peu

eacutenergeacutetiques facilement ralentis par

la matiegravere

Deux techniques de comptage ont eacuteteacute

utiliseacutees

le fortes activiteacute-

ou ctto-iej ave bull le (

-i fi o de lcrdre de --ra ltbullbull bull bull

bull c irraiieacute o y-lu t io let- CciarM )

le L- a l rriir en eacuteteacute neu1 bull

La --J bull bullltbull bull deacute te Leur ct aicr^

de ratire la r-j en-- iu i- bullbull te-jr rest pi s rroorcrro 0

la _aiteacute deacutercjeacutee (fi lt-bull)bull -cue avorc utiliseacute acirciis ce c a le

courtage or ucintiiiatio liquide Ici leacutererrie de radiatic-r S

r es t ccedilaj eacuteiTise dans 1 eipa-e v - rs L r de lecteur mais trans f eacute r-icirce

ar ienisatic - un olvait jcintillaieur rinaire qui retourne ~lt

leacutetat forianental er eacutenettat uu -uartur de iurriegravere ex-itart agrave

i tour un solvant scintillateur secondaire Les rnotons ue proshy

duit ce dernier en revenant agrave son eacutetat fondamental arrachent des

eacutelectrons agrave une rhotocathode creacuteant une impulsion electric- qui

est ensuite amplifieacutee- La r_reseree ugrave un corps absorbant une- grande

partie des photons lumineux se traduit par une diminution consideacuteshy

rable du rendement de comptage (fig ) Cest le cas du complexe

de laldeacutehyde naloniaue avec lATB Afin de supprimer cet effet de

quenching on brucircle les eacutechantillons radioactifs dans un four

sous courant doxygegravene Le gas carbonique 1 4 C 0 _ raquo=t piege ^laquor xa

rheacuteyiuml^i5thylaiAcircne et le carbamate incolore ainsi formeacute peut ecirctre

traiteacute directement en scintillation liquide

4 C Les activiteacutes speacutecifiques As = sont exprimeacutees

4 C + l S C i a C dans l e s deux types d expeacuter iences en nombre d impuls ions par mole e t

par dix minutes-

fig 6 Influence de le quantiteacute duiiumle solution 10 M daldeacutehyde malonique eacutevaporeacutee sur le rendement de comptage dun appareil GM

- 16 -

o 05 rng de matiegravere froide ajouteacutee

fig 7 - Diminution du rendement de deacutetection en scintillation liquida en fonction de la quantiteacute de complexe color non radioactif ajouteacute agrave la solution

Mais le fait dintroduire un marqueur radioactif dans u

-icircgt- L-icirct-gtTo ire radiolyse interne qui sajoute agrave celle rov

irradie tiu Ceci rous aregravere donc agrave faire une correction ^ bull

ltbull a- ti vite eacuterif i-e cor res oidart agrave la seule irradiation cz

NY-u a bullbullbullbull- ai srd Tx-ur i aldeacutehyde calonique provenant de la

Jicije u- ~amp-re ex teacute rieure - loue avorr ensuite mesureacute laldocirc

-rirjo total la difference CJS done laldeacutehyde produit ar

j- o cxti-rrc- ojle Cclt activiteacutes sccedileacutecifi--es sont rarpcrtO--

a- k-l-o J e deacute art

I _ MISS EN EVIDENTE DE LALDEHYDE KAgraveLC-IQUE DAiiS LE bullbulliLIXOSE

IRRADIE DEFIITIC- DEQ SSLX EFFETS DE RAiI0LIuml3E

_e Rf de rci^raticn Jr euii iideg do jiiico doc ^om lox^j OL tbull-

bullbull partir du glucose irradieacute ot ie laldeacutehyde maloi ue teme-i ot

E cur re de rar sa forme eacuteioiiie laldeacutehyde raicirc oriie ab~

crce e lumiegravere violette [5^]- Le r ax i mur d abc or tier 01 milieu bashy

sique e iue = 2c m ( roeiTirieri d exi tion moleacuteculaire

27 0 ~ cm - 1 j et agrave 2HH r~ cr mille aide Le spectre Itruviclet

du glucose bullrrayieacute preacutesente les mecircmes caracteacuteristiques (fig- 9) raquo alors

que le glucose teacutemoin nabsorbe pas dans cette reacutegion

Ces reacutesultats montrent ue laldeacutehyde rralcniqije cet iriicc-ta-

blemert preacutesent dans le glucose irradieacute Pour les eacutetudes quantitatives

nous avons utiliseacute la mesure de labsorption agrave 532 nn du complexe ATB

meacutethode simple et reproductible

Les reacuteactions de radiolyse peuvent ecirctre initieacutees de deux faccedilons

Soit directement par distribution de 1 pijic agrave la moleacutecule elie-

i-ecircme (cest leffet direct encore appeleacute primaire) soit indirectement

par la formation agrave partir de leau de radicaux hautement reacuteactifs qui

agissent ensuite sur la moleacutecule de soluteacute (cest leffet indirect enshy

core appeleacute secondaire) La teneur en eau de lamidon industriel eacutetant

relativement eacuteleve (13 ) les deux effets doivent se superposer au

cours de lirradiation f est la raison pour laquelle nous avons eacutetushy

dieacute le meacutecanisme de formation de laldeacutehyde malonique dans le glucose

irradieacute sec ou en solution

100

30

60

40

20

i i | i i i I | i i

50

I II I I

i H laquo

150 2 0 0

i l

250 3 0 0

fig 8 Spectre de masse du complexe aldeacutehyde alouiquo icide Uiioharbitiri

Speotromegravetre ugravee masse L KB 9 000 Ocirc entreacutee direct T^ - - -itO0

ig 9 - Spectre UV du glucose irradieacute 1 - traceacute en milieu acide 2 - traceacute en milieu basique

KIVLfc JE I tKFE PfclKAcirclki

I --bull i-re C gt 0 e rroies dald--hy ie ^

(-IiiCoucirc ltt jar ireacuteccedilarad

Influence de la nature du Kaz

Le rerderent radiolytique en aldeacutehyde ra

ugraveart de la nature de latmosphegravere dans 1

glucose en cours d i rradiat ion En part i

doxygegravene n est pas neacutecessaire agrave la reacuteac

- Influence de la tempeacuterature

On nobserve pas de variations dimportance ro

tempeacuterature dirradiation dans le domaine 0degC

vancicircie au-dessous de 0degC la teneur en aldeacutehyt

plus faible comme elle lest dailleurs pour

tie des produits de radiolyse de lamidon Il bull

dans ces conditions les radicaux libres former

moleacutecule de glucose se recombinent rapidement

glucose rad -raquo-B + H recombinaiscn

T 2 50 750 125 0 Dose krad

fig 10 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde raaloiique

y^- Premiegravere seacuterie de mesures bull Deuxiegraveme seacuterie de mesures

Apregraves irradiation le glucose est dissous en concentration molaire dans de leau distilleacutee

Temp uc +00

fifjll - Influence de la tempeacuterature d malonique radioformee

bullPremiere sirie de mesures bullDeuxiegraveme ceacuterie de mesures

irradiation sur la quantiteacute daldeacutehyde

i COC L- vla _ i W

bull-bull gt - - - U - U L i bull lt

bull bull bull - bull bull _ bull bull bull c r i o y -

-aitre iuml a u t a i t i l - i inu c r t a r t e

bull- v o v - i i r- - bull - -OJ-

L ara y x gte c bull re 3i t

i V----- r e Lrv- ij a bull_bullbull-

= -irT i v ie laquoa t i t v bull- -iv J pound -bull JCI1 e r a d i o f c r r v 5 - en

_ e t (bull - r pound oa - - - o- bullbull -o i or a r n b l e e = e e l --c

a - i i ^ ] - ampl -poundbullbulllaquo OLVOL rof i - t -o r a u c-noJIcirc t i o r J e deix

bull aa- - - t - c -

- -1 bull -e - e bull r eacute cdV-rac a j x j u M e Jiuniiii tC- a t t r i -

iil v agrave bullbull t a b i i ^oi-e t i e ia i - v hyror--i- e t re I C J h y d r o -

1 bull- i-j co u t -ox Je e a u CC-J l i a i s o n s r - e r n e t t r a i e n t

AIU j a r t l e t r a f e - t ci eacute no r e i t le 3 i r o l e ^ u i e s a c t i v eacute e s agrave l e a u

t_ r icirc amp i t r e j a r t une p a r t i e de l eacute r e r r i e r e ccedil u e s e r a i t a b n o r b eacute e

r l u ^ r r Jr tur ir

ltt r a n s f e r t agrave l e a u

r a d i o l y s e

rjj-t bullbull_bull agrave e s l i a i s o n s h y d r o g egrave n e

I ig12 - Influence de deux mois de conservation de glucose irradieacute sur le spectre en lumiegravere visibleapregraves reacuteaction avec lATB 1 - Tempeacuterature de conservation + 30degC 2 - Tempeacuterature de conservation 0degC 3 - Tempeacuterature de conservation - 40degC

DO

53

2

f

05 laquo

03- ^y

01-

1 10

1 3 0

H u m i d i t eacute (

fig-13 ~ Influence de lhumiditeacute du glucose sur la quantiteacute daldeacutehyde maIonique radioformeacutee

- 27 -

Les radicaux de leau pourraient eacutegalement particix-er agrave leffet

protecteur en donnant par recombinaison le glucose de deacutepart ou

on modifiant 1 eacutevolution des radicaux mis en jeu laquoans la formashy

tion de laldeacutehyde- Cot aspect sera eacutetudieacute ulteacuterieurement avec

le rocircle des OH-

mdash U effet activateur preacutepondeacuterant aux teneurs en eau eacuteleveacuteer

correspondant agrave ce que lon deacutesigne par effet secondaire et at-

trifcuable aux radicaux de leau hautement reacuteactifs

radiation V glucose raquobull aldeacutehyde nalonique + autres produits de radiolyse

[radicaux intermeacutediairesmdashaldeacutehyde malonique + autres produits de radiolyse

f - Influence des piegraveges agrave radicaux libres

Laddition de K Br supprime les radicaux OH de leau formeacutes en

cours dirradiation La teneur en aldeacutehyde malonique est alors

constante pour des teneurs en eau comprises entre 0 et 75

g - Influence de la structure cristalline du glucose

La structure cristalline du glucose irradieacute contrairement agrave ce

qui a eacuteteacute observeacute avec laciditeacute radioformeacutee Q53]ina pas dinflushy

ence sur la quantiteacute daldeacutehyde obtenue On peut penser que les

diffeacuterences observeacutees entre les formes anomecircres du glucose ou eacuteii-

tre les divers sucres isomegraveres lorsquon effectue les irradiations

agrave leacutetat solide sont effectivement dues agrave la steacutereacuteochimie relative

des groupements hydroxyle

h - Influence de la configuration anomeacuterique du glucose (fig 14-)

A leacutetat solide le glucose 3 conduit agrave un rendement radiolytique

16 fois supeacuterieur agrave celui du glucose commercial qui est constitueacute

principalement de forme a comme nous lavons veacuterifieacute par chromatoshy

graphic en phase gazeuse des deacuteriveacutes trimeacutetfaylsilyleacutes

532 Longueur donde nm

^ i n uo-nerl re ri- o - r u ie arit-- -i a iagraveocirchyie na loni rv i i iofcrraeacute

t i^coo 0

^

CH2OH

tfUgrave Cs-^mdasho

r ~- L CHOH

HO^C 3 amp H OH

D-G111CQSE

CHOH CH2OH

anomfere (3 bull X _4Bnm_ere o-

Mar Liair-2 isotopiques

Cec cxjl-rierces nous ont conduit agrave travailler dans des corciii-

ii re ot pas rigoureusement anhydres puisque les composeacutes -

-- - o-i livreacutee er solution aqueuse Mais avec 10 dhuiriditv

-i ours lapparence physique dune poudre et la figjre S bull

ratre ue le rocircle de ces 10 est faible sur les proportion

jeacutehyde malonique radioformeacute

le coiution de glucose marqueacute (Cj ou C s ) est incorporeacutee de fa-

] lus homogegravene possible agrave du glucose froid anhydre la teneur

eau finale est de 10 le meacutelange est ensuite irradieacute agrave 0 Er-

Apregraves dissolution distillation sous vide et purification par v-

tnatographie du complexe avec lATB les concentrations en aldeacutehv

ma]onique sont mesureacutees en moleslitre par colorimeacutetrie (D0- gt

du complexe ATB) en se reacutefeacuterant agrave une courbe eacutetalon les activit

deacutetermineacutees par scintillation sont exprimeacutees en coups par 10 m

al de solution Capregraves deacuteduction du bruit de fond)

- 30 -

[As (malon)l As (glu) J A

nb coups Lactiviteacute speacutecifique As Crnalon) = des eacutechantillons

nb de moles est pratiquement constante au cours des trois derniegraveres opeacuterations

le complexe eit donc suffisamment purifieacute-

Or deacutetermine eacutegalement lactiviteacute speacutecifique As (gluj du glucose A devrait repreacutesenter la fraction dal-

JA deacutehyde malonique provenant de lextreacutemiteacute du glucose marqueacute (1 ou 6)

Cependant nous lavons vu le glucose est le siegravege dune radiolyse

i terne par les particules de lisotope radioactif- De laldeacutehyde

malonique marqueacute est susceptible decirctre produit en quantiteacutes daushy

tant plus importantes que le stockage avant irradiation a eacuteteacute plus

long Il ne perturbe pas de faccedilon appreacuteciable la densiteacute optique

agrave 532 n-m- (le glucose marqueacute est en quantiteacute neacutegligeable) mais

augmente lactiviteacute et par suite lactiviteacute speacutecifique

Afin de calculer le terme correctif du glucose marqueacute est ajouteacute

agrave du glucose froid deacutejagrave irradieacute dans les mecircmes proportions et les

mecircmes conditions que preacuteceacutedemment Laldeacutehyde malonique radioforme

non marqueacute est utiliseacute ici comme entraicircneur et on mesure lactishy

viteacute speacutecifique du complexe purifieacute que lon rapporte toujours agrave

celle du glucose pour tenir compte des fluctuations de marquage

|As (malon)|

[ AE (glu) J = B B

bull Cest en fait la diffeacuterence A - B qui repreacutesente la fraction dalshy

deacutehyde malonique formeacute par irradiation provenant de lextreacutemiteacute

eacutetudieacutee de la moleacutecule de glucose

Les reacutesultats sont rapporteacutes dans les tableaux 1 et 2

On peut en conclure que lorsque le glucose est irradieacute agrave 3 eacutetat soshy

lide agrave la teneur en eau de TO semblable agrave celle de lamidon inshy

dustriel 23 de laldeacutehyde malonique sont issus de lextreacutemiteacute alshy

coolique et 13 de lextreacutemiteacute aldeacutehydique- Aux erreurs dexpeacuteshy

rience pregraves la somme des fractions corrigeacutees est eacutegale agrave 1

Tableau ndeg 1

Glucose J C B

Teacutemoi El rradieacute

Chrolaquoatograpnie Ndeg 1 2 3 i 5 1 P 3 k 5

Concentration de leacuteluat 365 k8 bulla 237 86 155 6 81 15 x 10 mml

1er comptage corrigeacute 597 596 5gt2 258 31it 5668 2336 3152 4950 coups10 m

2egraveme comptage corrigeacute 599 ^95 53 223 30H 5658 2259 2758 52t3 coups10 mn

Activiteacute speacutecifique 1 16 12ltt 12 111 362 365 389 389 328 x 10- coupe10 mnm

Activiteacute speacutecifique 2 161 103 12 9ltt 350 365 376 3raquo0 ii 9 x 1C- coups10 mnm

Rendement total 60 33 7 E 53 20 10 E

IV ne ugravet J ^rrcc lion

ionibrc do ^oupjiO mn tour 0 rj iicoce Jo deacutepart

A c t i v i t eacute opocircciiiiue on coupunio Lev 0 ru du ^lucoiio -k iucircparl -

A c t i v i t eacute speacutec i f ique moyenne do 1 a Lileacutehy malonique p u r i f i eacute (coupanolc 10 mu) raquo t o 9

Propor t ion As mal or

AJ g l u

l-ro

Ai rrjaJu

riv

Giucoije i-C

I r r a d i eacute

Chromatographie Ndeg 1 1

2 3 lt

Concentration de leluatl 118 95 91 pound60 IS1- 1 Iuml 50 bull

1er comptage corrigeacute

2vvfi -yr-iit--

ActiviU- C- i fi

Rendement l rtaj

Terme de correction - V7fclt-

Nombre de coups10 mn pour 01 ce de gluc ose de deacutepart 9 600

Activiteacute speacutecifique en coupsmole10 mn du glucose de deacutepart 21109

Activiteacute speacutecifique moyenne de laldeacutehyde malonique purifieacute Ccoupsmolo10 mn) 45109

As malon Proportion mdash raquo 214 As glu

Proportion corrigeacutee

As maloni As malon] glu I As glu

lt 000

gt010 9

16 9 10 9

- 25 -

La moleacutecule daldeacutehyde malonique contient donc toujours soit le

bullarbone 1 du glucose (dans 12 des cas) soit le carbone 6 (dans

icirc de cac) ce qui exclut leacuteventualiteacute de formation agrave partir

de atomes t3 ou ^^5 dailleurs peu probable car elle neacuteshy

cessite deux ruptures de la chaicircne carboneacutee

- Propositions de meacutecanismes

Leacutenergie de la radiation va entre autre exciter la moieacutecylo w

TUagrave la rupture- La reacuteaction corrneicera par la scission de Is Iilaquo

son la plus faible Nous discuterons plus loin les facteurs cor c

rationnels qui peuvent orienter cette coupure initiale On peut

proposer deux meacutecanismesi compte tenu de la double origine de la

deacutehyde nalonique

a - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute alcoolique

La rupture initiale de la liaison heacutemiumlaceacutetalique peut ecirctre e

visageacutee comme une scission conseacutecutive au deacutepart dun radin

H du carbone 1 cette eacutetape endothermique neacutecessite enviroi

92 kcal

H OH 0 OK

c bull c

a (CH0H)3 (CH0H)3

S s c i s s i o n

0 CH MJrad bull CH

CH OH CH 2 OH

I glucose II

La rupture de la liaison C 3 - C 4 (83 kcal) et le deacutepart dun H

du carbone 6 (99 kcal) neacutecessaires agrave la formation de laldeacutehyde

malonique peuvent ecirctre suivis de leacutetablissement dune double

liaison C=C (-egraveh kcal) Un des radicaux (III) obtenus est un

glycol allylique On pourra consideacuterer un radical comme une

espegravece deacuteficiente en eacutelectron donc stabiliseacutee par loxygegravene-

0

copy

1 a iiflicircryde inaj -ije

bull bullbullgt i i^ i torrvid iuiro ( I I ) cnbi- ecirc t r e conf i r

ijfe e ocircviucircoicirc-cc- au la iuml ia ra to i ri- _ igt5] i a c ide 5

iquucirc (VI)

- 3 -

O CH

C

(CHOH)

I H r ~ CH

I Ciyii

I I

0

b - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute aldeacutehyacirci^-jg

Le deacutepart dur hydroxyle OK neacutecessite jie eacutere celle de la rupture de la liaison C mdash O heacuteria

Lattaque en C a est susceptible de conduire agrave selon le processus suivant compeacutetitif du preacute^

H 0--

-C

H C ^ OH

(CHOH)

I CH

ad

O CHjOl c_oi

I VII

- amp -

Apres coupure C3 mdash C4 et reacutearrai pounderrciit (^ kcaiuml )

H OH ii

iC mdash OS

CKOE

0 Ci

CiiOK

VII

Ciijugrave

VIII

i-aldeacutehyde iralcnirje cet obiom r ar hyagraveroiv^c -io bullbull

du dosage en milieu acide

- mdash c

CHO

0-0-

CHO f

r-CKO

aldeacutehyde malonique

Remarque On peut envisager aussi daboutir agrave la forme eacutenolique de

lacetal daldeacutehyde malonique cependant leacutenergie neacutecesshy

saire est supeacuterieure (19 kcal)

- 39 -

H 0

i C

| 1 HC

J -CHOH

CHOIi

1

CH

CB^OH

Examinons agrave preacutesent comment ce5 icirc pothegraveses saccordent avt-j It-J

variations observeacutees de rendemen radidytique en fonction des

conditions dirradiation et des aracteacuteristiques du glucose

mdash La preacutesence doxygegravene nest y -bull neacutecessaire pour lexplicatio

des deux meacutecanismes elle nu pas non plus dinfluence sur la

quantiteacute daldeacutehyde malonique ruiioformeacutee-

mdash La constance du rendement radiolytique en fonction du deacutebit de

dose deacutecoule de lobservation preacuteceacutedente les pheacutenomegravenes de

diffusion gazeuse (0= par exemple) nintervenant pas

mdash Il est difficile de relier les variations en fonction de la temshy

peacuterature dirradiation aux hypothegraveses eacutenonceacutees Si certaines

eacutetapes sont endothermiques dautres produisent de leacutenergie et

le bilan global doit ecirctre sensiblement nul puisque la concentrashy

tion daldeacutehyde malonique reste la mecircme entre O^C et 8odegC Or

les meacutecanismes a et b sont endothermiques Il na pas eacuteteacute tenu

compte des eacutenergies de reacutesonance qui peuvent stabiliser certains

radicaux (allylique en particulier) ni du facteur entropique

De plus le couplage avec dautres reacuteactions se faisant sur laushy

tre moitieacute de la moleacutecule est susceptible dapporter une partie

de leacutenergie neacutecessaire

bull b orvi- or 1er f a ib l e s irvv iri

rrv c i a eXfo i i Un-- i

bull bull i i i la x uvvc ceux AcircQ l - a H

j-t J iecirc^oxygl jTOise ai iJe kl ucircri bull

bull_bull bull-bull riri e reacutejerlto i t rbr

gtil - c K ^ e r t j cur ie tcie- er

et t ai a i J i t io ie c ^e bullbull t cera

c- F L( raquogtpound-huxi-- raquo j bull -e ieiJ ^orif or-

i -rtiiej ont r eacute a c t i v e s avi-c Loorr

iil io ia-icirc lec o rb i t a l e Libres de^

a^ u c t raiwar t ir a r a l l egrave l u a avec la

i L bull - o^c r--^le alt f l u^e ^ouc-

i- bull-bull - bull riabullbull- f ac i l i t e - d ouve r tu re

i-- a r j bull i bull s i o n acircani - anonegravere B uc

-ic- ccriit e offot i jr rcr-ierrert

fii- -ltbull - ircrta

g bullltx

v

0 0 n

R

lti o ^ v ~rv

0 0 B

I

A C F sont reacuteactives B D E sont inertes [55]- Incorporeacutees da

un cycle agrave 6 centres At B C conduisent aux trois conformations

dun composeacute anomegravere amp dont 2 sont reacuteactives D et E corresponde

agrave une forme o non reacuteactiveraquo dautre part S ne peut repreacutesenter -

cycle pyranose

0 -o-

1 I

CHjOH

etegravese dne attaque sur le carbone en position 2 dans le

iiicircre b est confirmeacutee par la quantiteacute daldeacutehyde malonique

formeacutee dans le glucose le galactose et le mannose En ef-

la corfiguratior anomeacuteriaue de ces trois sucres est iden-

(fcrne bullgt largement preacutedominante) et on peut penser que la

--ipatier au premier meacutecanisme est semblable La position de

roxyie e imposeacutee par lencombrement de CH sOH est eacutequato-

pcr ie glucose et le galactose et axiale pour le marrose

ior poundeacutereacuteraiemeit plus labile Expeacuterimentalement le mannose

it i uicirce quantiteacute daldeacutehyde ma ionique supeacuterieure agrave celle

oacirce et au galactose

Sriverraquo les conformations preacutefeacutereacutees

Glucose

OH en 2 equatorial OH en 2 axial

Or

OH en 2 equatorial

- lto -

Extrapolation aux polymegraveres

Les rendements radioly tiques rapporteacutes comme luniteacute deacutenergie le

rad agrave 1 gramme de matiegravere irradieacutee de deux polymegraveres le maltose

et le maltotriose sont intermeacutediaires entre ceux des formeacutee raquo ot

S du glucose

Or la conformation de la liaison glycosidique est ogt dans les deux

polymegraveres celle du reacutesidu reacuteducteur est principalement 5 (veacuterishy

fieacutee pour le maltose par chromatographic caseuco des deacuteriveacute- trishy

meacute thy 1 silyleacutes) Il semblerait donc qo tous les groupements arhy-

droglucose sont sensibles agrave leffet primaire -uils soient initia

lerert libres ou inclus dans une chaicircne gluconidique Dailleurs

dune part les meacutecanismes proposeacutes plus haut ne mettent pas en jeu

le carbone dautre part la diffeacuterence de position de 1 hydro-

xyle en t dans le glucose et le galactose eut sans influence On

doit donc tendre pour lamylose au mecircme rendement que le glucose -gt

tableau 3

ciyni CcedilH2OH

S OH A OcircH

Types de polymerisations de lamidon

amylopectine

)H OH Glucose 3 I rcsidu

^

llltlH 2 reacutesiduraquo

Kaltoeriost 3 reacutesidus

CBjO

deg J

C H2deg

CH20H CHjOH a l l o a o laquo I t roae

CHO

CH20H r i b o s

g l u c o s e

CHO

VII o mannosfl

CH 20H CH 20H CH 20H CHjOH guloae idoso galuctose taloiraquo

x y l o e c CHjOH

l y x o s e

CHO

t CH2QH

tfrytbro se

CH20H t h r eacute o s t

h Cil 20H

a l d eacute h y d e g l y c eacute r i q u o

Configuration dos ALDCSi-

- i7 -

III - ETUDE DE Lbull EFFET OcircECOJJD SE

L eacutetuje de la formatior daldeacutehyde rca Ionique agrave partir de sucirclu-

io do flu cosy a --to rrotiveacute- ir lo fait que dans 1aridor irdusi-

rou 1 avjii Jit ue -juantit or neacutegligeable deau est vrais erb la io

rcrt ro^ onsable cor me dans bullbull glucose hydrateacute d ure partie de ce - bull

-oliiL- ISMre part u - caioiC avait eacuteteacute proposeacute r-ar J ~ he r

bull Tit ^oj j t il eacutetait inter-- ant do -eacuterifier ses hypothegraveses

Le poundj ucose cet irradieacute sauf speacutecification cor traire raquo sr s-gtlu-

lion aiueuse agrave la concentra tir de C M i tempeacuterature ordinaire bull-

bull reacute seiee dair ei r la dose bullbull C i Mr ad-

Les quantiteacutes daldeacuteh malonique formeacutees sont alors beo-cou

Lus importantes aue celles et rveacutees lorsque le glucose est irradieacute

bull- leacutetat sec Cette diffeacuterence s t due agrave la tajue des moleacutecules de

jeluteacute par les radicaux radioft -es de leau (effet secondaire)

- La radiolyse de leau

Le meacutecanisme de formatio des radicaux libres de leau est encore-

incertain Toutes les th lories partent cependant de la repreacutesenshy

tation suivante de lionis- lion

rad +

0 raquo- iiuml30 + e

Ces deux espegraveces peuvent se recoisbiner et provoquer la coupure de

la l iaison 0 mdash H

e + ^ 0 + ^ H + OH

ou reacuteagir sur l eau [55 agrave 57

e + H_0 - OH + H

H^O + ItjO ~ H a 0 + + OH

H30 + OH m- 21^0

e + Iuml^O ^ H + OH

Enfin les eacutelectrons peuvent ecirctre rapidement hydrateacutes ( 1 0 - 1 1 sec) [5S]

e raquo- e~ Therm raquobull e~ aq

- i(8 -

Les espegraveces initialesreacutesultant Je lionisation de leau sont

donc H OH e~ aq

Dans un second ter-ps -lles peuvent engendrer des espegraveces moleacutecushy

laires stables

IcircOH

-r OH

Lors d i r r a d i a - i o n i eai ire 1 hydrorvrnc rjcleacuteculaire e t l e erc

-yde ihydrc t e ^ r t i i p e r t rajidere t bull ne r eacute a c t i o n er chaicircne

__y agrave 60]

Hi + OH mdash HO - ii

H + IcircLO laquo- bull 0 + OH

H + ^degs ^deg

L preacutesence doxygegravene dissous de nouvelles espegraveces transitoires

ont forneacutees

H bull- 0 2 ^ H0 2

2H0 2 raquo-2iE02 + Craquo2 OH reacuteagit avec i^O maintenant en

OH + H ^ ^ H0 2 +^0 excegraves devant H^ [57

H + OK raquo- K_0 ]

Leau pure ou satureacutee doxygegravene irradieacutee conduit agrave dec intermeacute-

diaires qui en se recombinant restituent plus ou moins rapidement -

leau de deacutepart _

Lorsquune partie des radicaux OH est utiliseacutee pour reacuteagir avec ^

un soluteacute par exemple le glucose il y a accumulation de peroxyde S

dhydrogegravene -

i

- 9 -

1 i i 2 0 mdash H + Z OH

K K + 2 0 2 H 0 2

2 HO s - Kg0 3 + 0 2

2 pound plusmn j c o s e + 5 OH raquo p r o d u i t s de r a d i o l y s e

c ^ l u c o r - e + ^ H 0 + 0

La presence de peroxyde dhydrogegravene dans les solutions io r_ r

ou agraveaicircu 1urido humide ( jgt t) irradieacute a eacuteteacute er effet mcrtreacuteo

colcagraveneacutetrie [5S] Il ne provient pas du glucose- lui-mecircme r -

en trouve pas jar irradiation agrave leacutetat sec [59] [^0]

Irflueree des conditions dirradiation et des caracteacutericti -

a - influence de la dose et de la concentration

Lors des irradiations du glucose sec ruuz avons noteacute bullbullbull

quantiteacute daldeacutehyde malonique variait lineacuteairement ave bullbullbull

pari la dose dirradiation et la quantiteacute de produit irr--

dautre part-

Les caracteacuteristiques de leffet secondaire sont sensiblerie

diffeacuterentes (fig 15 et 16)

mdash Ainsi la concentration daldeacutehyde malonj icirci crnicircl i v ^

dose et tend vers une limite Aux fortes doses dirradiai c

et aux faibles concentrations de glucose on observe de

plus une deacutecroissance Ceci peut ecirctre imputeacute agrave la radiolc

de laldeacutehyde malonique ou agrave sa destruction par reacuteaction

secondaire avec un autre produit de radiolyse par exemple

aldeacutehyde malonique - raquoraquo hydroxy-alcoyl peroxyde mdash-^ acide maionicr-

En outre la formation daldeacutehyde malonique est indeacutependante

de la teneur initiale en glucose dans un certain domaine do

concentration On peut adopter pour expliquer ces variations

une hypothegravese voisine de celle de ALTMANN [61]

- 50 -

Dose (Krad)

ir 15 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde malonique agrave partir de solutions de glucose

M 1 - concentration initiale du glucose TcggF

M 2 - concentration initiale du glucose -7mdashbull 3 - concentration initiale du glucose

2D

- 51

c j CM [ C O

oj

02

10 r2 i6-i 21G1 [Glucose] mi

figlb - Influence de la concentration initiale en glucose sur la variation de la quantiteacute daldeacutehyde malonique radiofonnee (solution eau dis t i l leacutee dose 0 f5 Nrad)

o c lu

-bull M bull i f bull u - 1

r - a r - i - a w c bull 1- bull i -ni

dcc- J i r r a d i a t i o r

^ = i(UcircH k (Pbdquo ) (oH) d eacute d u i t de raquo- (lt) e t ( 3

o o r r s c Gi d u t r _ i t u

f a ~ t e u r de c c r v e r c i c r G It r e r d c n e j t e f o r n a t i o den aux Oli G 1 - D e t i c ue~- v a l o j r i u i t i a l e u du g l u c o s e e t de P

l e - r a d i c a u x d i j i a r a i s j e n t e C ~ 1 0 ocirc e c Donc

agraveOH

7 OH =

bullpoundbull ampC e t u GOH = OH ( k g l u 0 + kj P Q )

cr GOH

en r e m p l a ccedil a n t d a n s ^

dll k a G(OH)

ltD ~ k g l u 0 + k p P 0

( g l u ) on p o c e K = k a [G ( 0 H ) 1

k g l u Q + k P 0

9- ^ j j = K ( E l u ) = K ( c i u 0 - M)

- 5 -

(glu - M) = K M d H - d (8 l uo H) car gluc - constarte

= - A ducirc (eiu0 - K)

^ glu - H = C e c o

pour D=0 K=0 C=poundiu0

15- Cpoundiu0 - Hy = giuc (e gt

U M = gluc (1 - eK D)

la representation de cette fonction est donneacutee firre

La juartiteacute de produits radioforrceacutes donc daldeacutehyde maloniyue

ivor la dose puis tend vers une limite

Le- reacutesultats expeacuterimentaux sont plus complexes et aux fortec

plusmnoir lavons vu laldeacutehyde malonique est lui-mecircme deacutetruit

Un calcul semblable permet dexpliquer lindeacutependance viocirc~agrave-

de la concentration initiale de glucose

par deacutefinition on peut eacutecrire

i amp r I u l icirc k bull (G OH) 1 dH

k1 elubdquo + le P

dapregraves 8

k G (OH) 6 GM = S i uo G M = rendement de

k glu0 + kp P 0 formation de

17- agrave - -Jpound-L_ bull _Ji_ipound G H k G(OH) k glu0 G(OH)

Lorsque gluQ ^ P Q GM est indeacutependant de la concentration en

glucose

Cest le pheacuterioegravene important traduit par la courbe theacuteorique figu

et observeacute expeacuterimentalement figure 16

G i j 0

Dose

f i r - - Repreacutesenta t ion graphique de M = J 1U 0 (1 - e~ )

Glo 0 laquop Glu 0 gtP 0

fig T8 - Representation graphique de J_ k 1 kp Po gH gTOcircET (en fonction de la concentration en glucose)

k iTOcircST + k glu0

- gt -

I l faut orf i otor ro l e ra ort r^-U-hy it- ma i oni-jue radifucircrir

lt- io t-ilaquobull-bull i rr iitgt -bullbullbull ru i r --lArab L lt-ltt laquoari a gt oree

r ^ t i c bullbull f~-bull OJ-o aug^ei i c i i ^ - t -- l nvu- v irL- f a i t

bullbull bull bull L r jr t M - i - ra o^^ av-- le r - 1 -

ni bull i- rcrt v J 3 rt i ~i l i ocirc rerre CH

ave- JI k ie 16 CH M - 1 2 c 1

Lour ad ii tier avs irra-Jiatio di iie la -j-uajLiiI- daldeacutehyde ma-

loni jue (fie- ^ ) ampJ- revanche lef fc t est iwcroocirc apregraves saturashy

tion dec solutions par le p rot oxyde dazote bdquoG qui induit la forshy

mation dec radicaux OH agrave partir des eacutelectrons aqueux (fig 22)

e aq + iumli20 raquo- K 3 + 011 k = 86 1Q 3 M1 sec 1 [63]

Lespegravece reacuteactive de 1eau responsable de la formation de 1AH

es donc bien le radical OH

- 5 -

fig 19 - Influence de la concentration en glucose sur le nombre de moles dAM radioformeacutees par moleacutecule de glucose-

- 56 -

i

j

532 1

i O a 1

i 20 bull

1 i

10 lt

i

^y 2 4 6 8 10 12 Pil

fig 20 - Influence du pH dirradiaiumliOiumli sur la formation daldeacutehyde aaloiugraveque laquo (solution molaire de glucose dose 2 Hrad)

tPieges agrave OH] m

fig 21 - Influence de la concentration de divers piegraveges P -iia libres sur la formation daldeacutehyde malonique -~u - -s - lirradiation Y du glucose en solution -olcire

1 - CH3 CH OH

2 - CCH) CE OH

3 - K Br

60 -

- 5 mdash 1

51er-

f iCcedil 22 - Evol^t io le -I-ilv^- ial^1i c x ucircaii1 ormeumlegrave ^onct ion de la conceji trat icirccr uc ^IUCQJU OU preacutesence de

mdash 1 - KbdquoQ

mdash 2 - Teacutemoin eau distilleacutee

mdash 2 - CK3 CH OK

- 61 -

kcrarrie Le r a d i c a l OH ea t connu pour ecirc t r e un pu issan t cxyia

r eacute a c t i o n avec KMn04 e s t pa r exemple l a s eu l e oj i l J

j o r t orrre ur r eacuteduc teur - Dune jjianiere geacuteneacute ra l e i l

s u s c e p t i b l e d a r r a c h e r un hydrogegravene

H K

I ^ I R C mdash 0 mdash K ^ O H raquo - H C f R mdash C C

I ^ I R fi

E rrilie busiq-je i l e s t deacutecoEposj e t le r a d i c a l C

possegravede des p r o p r i eacute t eacute s semblables

OH OH mdash HjO + 0

K K

I ~ ^ _ R mdash C mdash 0 mdash H ltdeggt0 R mdash C mdash 0 + vil

I ~ I R R

R R

I I O H + S mdash C OH R mdash C mdash 0 + K_

I

- Marquages isotopiques

A une solution 5 10 M de glucoso pH 1 1 satureacutee doxygegravene esz a c

teacutee une faible quantiteacute de ce sucre marqueacute au 1 4 C en position Cx

ou C s

Apregraves irradiation (5 Mradi 130 kradh) laldeacutehyde malonique est

seacutepareacute comme preacuteceacutedemmentraquo Les purifications du complexe ave 1 bull

sont effectueacutees par cristallisations successives dans leau et par

chromatographic de partage sur colonne de cellulose Lactiviteacute

speacutecifique eacutetant constante au cours de 5 opeacuterations on estime que

le complexe est suffisamment purifieacute

Glucose rrgtaroieacute on p o s i t i o n

11deg c r i s t a l ltdeg c r i s t a l - ^ 0 u r i i U a l i c c r i s t a l icirc e l u a t chrc-

i - a l ( n o i e s ) i bull 0 mdash - Q- V 10 - 5 10 _ - 0 06 10-

A t i v i t eacute t o t a l e VL- 0 s i Mi tes

10 o i 1 C S i j 10- J 0 1 0 t is- 10 e

- i v i t ocirc s p eacute - i - i 21 10

0 1 ) h

jucircoitioi ugrave

bull - i m a l I n o l e ocirc ) 1 1 8 E io-= 115 1 0 - 6 03igt 1 0 0187 10 - 0 05^ 1 0 _

gtbullbullbull ivitiuml t o t a l e o rs 10 minutes

o- bull5 10= i 10 s idj 1 0 - e10 10-

- icirc i v i t eacute speacute = i -3V o 1 0 iK 10 1 c iraquo 1 0 1 0 ltt 1 0 1 0

b 1 0 1 0

i ----is~iumlrt - S bull - - bull bull - -JIuml l ^ 1 5lt

La r a d i c l y s e i n t e r n e e j t i c i neacute^IigeaLiO levant c o l l e p rodui te r-ar

le rayonnement car l a juantivl- Jali-Shv-Jc- ralor i ^ e ferrreacutee ir

i r r a d i a t i o n 7 e s t t r egrave s s^ i icirc r i eure gt e ucirc p glucose j e

Les bull amprOto rer-reacute^prrTit rraio-iq^e contenant l e carbone rcarqueacute -n-t bullbullbull-i- - - LJvemert de 8 igt e t

10 icircioir 1^ -lLiBaiiumles a ldeacutehydiqje e t a l c o o l i q u e

P ropos i t i ons de ae--ajd^mea

ues meca-Jpoundr5 voa r -_-

i-i-jpound lt--v-2- -Liri T L

v l a i t que- l-Mg-^t ^ t i

viuml-ovoja^ pour l a r a d i o l y s e en mi l ieu

-bullelle en s o l u t i o n en tenant compte

r a d i c a l -OH de l e a u

- 63 -

On peut concevoir que lattaque du radical OH conduise agrave

chement de H- sur lhydroxyde du carbone t

H OH

Y CHOE I CKOH

I HCO^K iO

CK OH

1

H OH -C I CHOH I CHOH

HCO I

mdashCH I CJLOH

II

Le rearrangement du radical II aboutit apregraves rupture de la

C mdash C au composeacute III

H OH

-V CHOH

H C amp + 7 kcal

mdash-c

I CHOH i CHOH

CHjOH II CHCK III

te composeacute III peut ensuite eacutevoluer agraveampns deux voice digegravere1

H ^0

I

a - Hydrolyse de la liaison aceacutetalique

CHO

CHOH

__ CHOE CHOK

COM

CEO

CKOH

CE OH

IV

l

H OH C

_ II

v- 2 C bullbull=lt-

Laiiic - i et cr suite rOcej^aire dc

-ur ie carl-o-e c du r a d i c a l V c e t t e

j i t d i rec te-re c o i t ar i i t e r n eacute -

cc

c

CHC

ci-

ildeacutehyde r-aicrirje

rc conditions expeacuterimentales to de laldeacutehyde ralonique sont

i icr-eacutes i partir de lextreacutemiteacute aideacutehydique

Counure horolytiaus de la liaison acetaliccedilue

Le radical III pourrait aussi conduire apregraves coupure horcolytique

de la liaison C mdash 0 heacuteniaceacutetalique sercolable agrave celle postuleacutee en

rrilieu solide s la forme eacutenolique de laldeacutehyde nialonique

K 0)

l c I

CHC i I CHOK CKO

CKO

omdash-mdashOH

CE OH

III

8h kcal CH I CKOE

- 6J -

CHO CHO

I I bullCHOK laquo- CH

f 1 ltCHOli CKOH

XII XIII

lit-rai responsable de la formation ugrave partir de bullbullbull-

rLi al tccli ie I riucose de seulement 0 de laldeacutehyde- r-~

Or p e t er effet penser quen milieu liquide bullbull

r aux pi extrecircmes lhydrolyse est plus facile

la -jeupure horr-dy tique

biccussion

Le-iuml variations de la concentration en aldeacutehyde mala ni que ob^t rv----

en fonction de la dose dirradiation et de la concentration e -

bullcse sert compatibles avec tout node daction indirecte

Lee effets de xalcooi du bromure de potassium et du protoxy-i--

d --ote ronf irment i attaque initiale des radicaux OH

linfluence de loxygegravene est nulle et ce gaz nest pas impliqueacute

dans lexplication des rcecanisres

I] est difficile de comparer les rendements raaiulj tidies du glushy

cose du mannose et du galactose les pourcentages relatifs dej

formes or et 9 eacutetant diffeacuterents en solution dans leau

En milieu basique la stabilisation de la forme eacutenolique de lalshy

deacutehyde malonique peut expliquer le rocircle favorisant dune eacuteleacutevation

de pH

En conclusion les meacutecanismes proposeacutes ici sont assez diffeacuterents

de ceux deacutecrits par Scherz Nos reacutesultats expeacuterimentaux ont montreacute

en effet que dans les conditions dirradiation utiliseacutees (solution

dilueacutee pH eacuteleveacute) laldeacutehyde malonique provenait contrairement agrave

lhypothegravese de cet auteur principalement de lextreacutemiteacute aldeacutehydique

du glucose

- CC -

- Extrapolation aux polymegraveres supericirz (fipound- 2)

La comparaison des re demets Ju glucose du rraltose et du maltti-

trio^e net e eacutevidence le roio Au r^rb^nc i

Lorsc- roi -vi o-t xrri li ]eacute in la lai^oi pound lycos i il j e il ny

a plu s pe_- it i 11 teacute d at tu e r ar 1er r in aux Li je eau corrt-

il est oslieacute dans les meacutecanisme- deacutecrits r 1J- ha-it

Seul lej cyles A correspondant bull 1 ex i reacuterri teacute rcr reacute iuc t ri -e

chaicircre irrite cdiraieit i laldeacutehyde rralcri pjc (ne hydre lye

de la liaison jlycosidique serait neacutecessaire) Jre f ra bull tio Je r

dicaux CH Je leau part ici erai t r le y-le E C - d autr-s

reacuteactions et eraii or censeacute ueje LIA Li lisat le - ia [reduction

daldeacutehyde rraionisue -iui deacutecroicirctrait e fonctic de la lorQuer

la chaicircre

Jre extrapolation ugrave 1 any lose condi t ugrave admet tre vc leffet bull-bull

condaire serait donc neacutegligeable Ceci cat en accord avec les reacuteshy

sultats obtenus sur lamidon irradieacute agrave leacutetat solide pour lequel

les concentrations agravealdeacutehyde malonique r augmentent pas aux forshy

tes humiditeacutes contrairement agrave ce que lon pourrait attendre de

1effet secondaire

Dans 1isomaltose les carbones 4 des deux cycles sont libres et

rien nempecircche quapregraves hydrolyse ils participent tous deux agrave la

formation daldeacutehyde malonique cest ce quon observe en effet

expeacuterimentalement

67

fig- 23 - Irradiation du glucose et de ses polymegraveres en milieu liquide agrave diffeacuterents pH

1 - glucose

2 - maltose

5 - maltotriose-

oi^h^-uirifmdash

te rr--t lti J u b i

i _a JOI-bull i bullbull l-it-hyis rraiori _bull = oer est ajouta -J volume

A_-ide d thiobarbiturique 072 g

Acide trichloracitique 1 y g

1^0 QSP 100 ml agrave 20degC

Arregravef chauffage agrave 6CdegC pendant 60 irn le meacutelarge est refroidi et

lu densiteacute optique agrave j32 rn est lue agrave laide dun spectrophoto-

mttre Optica CFt R

EVAPORATION DE LALDEHYDE MALOKIQUE

Laldeacutehyde malorique est seacutepareacute ainsi que tous les produits de

radiolyse volatils par evaporation sous vide agrave ^ucircdegC et piegeage

agrave -TS6degC (fig 26)

La solution est preacutealablement acidifieacutee par 2 ml HCL

- 69 -

qgSTALLISAilOi DU COMPLEXE

Le- -urj IP-XC ATB-AM r eacute c i i t e c o u s ic r rce -le p a i l l e t t e s d eacute c

^J^-L uprucirc i a c i d i f i c a t i o n (HCL lt m l e t r e f r o i d i s s e r c e r t -ie

bull-iorr a r j e - j r c ^ I i e s t e n s u i t e f i l t r eacute s u r v e r r e f r i t t e H C t

JHtfCKATUuiiAiiilE

J bullbull 2- bull bull bullbullbull bull i Uo- a o i i U icirc L O _oro i c r e

bull i a v bullbullbull 1 bullbull c e- f i non a r t i bull J I O ^ s e n t eacute l i - i n eacute e s

icirc-e a v-- bull 1- i e u i a -bull= gt r J e deacute - a r t a t i c

c u i -bull--- lt iy irp l e x t- bdquo o n t a_L xiquCC-r ^ ic-

bullie taille aj ro rieacuteo aux quantiteacutes agrave purifier Un lavage gt

i iric I AT5 te lCA ei egttc-G et diverc produits de raJic

Le Oi ugte ~Lt ensuite -JluC par u ir-eacute lange ea - ampiumltce

mdash mdash Par compteurs type GEIGER KULLER les solutions ( C C bull=

iz eacutevarcreacutees agrave laide ciun eacute iradicircaeur sur des coupelle i -

niriurr Ces d e m i Ore dont introduites dans lappareil e bullbull

tauje ett automatique

Par scintillation liquide Apregraves oxydation dans un four agrave catiy

le C0 marqueacute est recueilli dans pound0 ml du meacutelange suivant (fir bull

Pour un litre

220 mi dalcool meacutethylique (solvant)

330 ml de pheacutenyl-eacutethyl-amine (fixateur de C0 S)

fOO ml de toluegravene (scintillateur primaire)

7 g de Butyl PBD (scintillateur secondaire)

pu ml deau (solvant)

Lactiviteacute est mesureacutee par scintillateur liquide

PREPARATION DALDEHYDE MALONIQUE POUR ETUDE EN LUMIERE UV

Laldeacutehyde malonique teacutemoin est preacutepareacute par hydrolyse acide du bis-

dimeacutethylaceacutetal du commerce (10 ml de solution molaire dacetal

2 ml HCl concentreacute chauffage agrave 30degC pendant 60 mn) (fig 24 - 25)

- 70

fig Zh - Influence de la concentration en acide sur lhydrolyse du bis-dimeacutethyl aceacutetal de laldeacutehyde malonique (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique agrave 267 ira)

- 71 -

fig- 25 - Influence du temps de chauffage agrave 600 sur la formation daldeacutehyde malonique par hydrolyse acide du bis-dimeacutethyl-aceacutetal (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique

267 ara)

ro c IUgrave-U -iu bull c a lt-T ur e^ ^Oucircte-bullbull-- bull - UL Zul i o bull bull bull

To IOiit agtregraves chauffage i^^C agrave I ocirctuve ^ojjj^^i i h e a r e r

ADUIIIC -ii- x-^r

t i l e e s t oifLCicircueacutee j ^ r

a) lyoLhplusmnlXLnzij bull icirc- ^ e l a ^ e tie icjij de ] lii-oae e t do KBr

t J -lplusmnlirO JX ougt2rcs

- 73 -

DIFFERENTES FORMES CRISTALLINES DE GLUCOSE

Glucose du commerce (Prolabo) anhydre ou monohydrate

Sirop de glucose eacutevaporeacute sous vide (20 mrr Hg 30degC) agrave laide dun

rotavapor Biiumlchi ou dans un dessicateur en preacutesence de P_Ofl

Glucose lyophiliseacute agrave laide dun appareil Sogev type Subii-i

CHROMATOGRAPHIES GLC

Preacuteparation des deacuteriveacutes trimeacutethylsiJyleacutes Le sucre J5 mg) est

dissous dans 1 ml de N N dimethyl formamide qui a our proprieacuteteacute

nous lavons veacuterifieacute de conserver la configuratio anomerique La

silylation est reacutealiseacutee par 1 ml de N 0- bis-tri-ieacutethyl-silyl-

trifluoro-aceacutetamide O de trimeacutethyl chlorosila _e) Le deacuteriveacute obshy

tenu est susceptible decirctre chrouatographieacute en aase gazeuse

Chromatographie La chromatographie est effectue sur colonne SE 30

(2 m 18 de pouce) par eacutelution isotherme (c onne 200degC injecteur

250degC deacutetecteur 250degC) agrave laide dun chrom ographe F 30 Ferkin

Elmer

pH DIRRADIATION

lgtc TgtH -cyous sont nxeacutes par des tampon phospnate 05 M et les

pH extrecircmes sont obtenus par addition e soude ou dacide chlorhyshy

drique -

NOTA Le pH varie tregraves peu (lt 1 pIT en cours dirradiation dans

ces conditions

Vide primaire Coton de virra

Azote

liquide

(-1B0raquo Ciuml-

f

riuml 11

sp

l i Soj-ution U C - Glucose _ -

Agitateur bullbullgnetiqua

MEGE I I PIEGE 2

fig-26 - Meacutethode dextraction sous pression reacuteduite des deacuteriveacutes volatils scheacutema de principe

- TJ -

agrave Mlaquoraquoi|tugtl control (-were)

D D

f i g 28 - Meacutethode doxydation des composes marqueacutes ( intertechnique S A I l l bullcheacutema de principe)

- 76 -

CONCLUSION

Au cours de ce travail nous avons vu que laldeacutehyae malonique

Dcuvait ecirctre formeacute directement par irradiation du glucose sec ou par

1intermeacutediaire des radicaux de leau lorsque cette derniegravere eacutetait

preacutesente

Les meacutecanismes reacuteactionnels que nous avons proposeacutes ne sont sans

doute pas la traduction exacte de la reacutealiteacute mais ont lavantage decirctre

en accord avec les reacutesultats expeacuterimentaux

Leffet direct conduit agrave une production daldeacutehyde malonique proshy

portionnelle agrave la dose indeacutependante du deacutebit de dose de la temshy

peacuterature dans un vaste domaine de la preacutesence doxygegravene et de

leacutetat cristallin du glucose En revanche la teneur en eau et la

forme anomeacuterique du glucose jouent un rocircle important Par marquage

isotopique on a pu montrer que les deux extreacutemiteacutes de la moleacutecule

du glucose participent agrave la formation de laldeacutehyde malonique

Lextrapolation aux polymegraveres lineacuteaires (maltose maltotriose) met

en eacutevidence lindeacutependance du rendement de radiolyse vis-agrave-vis de

la liaison a 1 - 4 et permet de penser quil tend vers celui du

6 I ^ u i i c ugraveo110 i camelo te

Leffet indirect est lieacute agrave laction des radicaux OH de leau Il

se manifeste lorsque le glucose est irradieacute agrave leacutetat suffisamment

hydrateacute ou en solution Dans ce dernier cas et en accord avec la

theacuteorie geacuteneacuterale la concentration daldeacutehyde malonique est indeacute-

peacuteiiugravecujLt de la concentration en glucose dans une large mesure et

ne varie pas proportionnellement agrave la dose Loxygegravene est sans inshy

fluence notable mais on observe une forte activation aux pH eacuteleshy

veacutes Lutilisation de 1 4 C a permis dattribuer agrave lextreacutemiteacute aldeacute-

hydique du glucose lorigine de la plus grande partie de laldeacutehyde

malonique La polymeacuterisation du glucose par liaison 01-4 entraicircne

une diminution du rendement radiolytique Ainsi leffet indirect seshy

rait neacutegligeable dans lamylose

- 77 -

Il serait inteacuteressant pour continuer ce travail dextrapoler DX

polymegraveres plus eacuteleveacutes en utilisant divers polyholosides obtenu t ajregrave

hydrolyse meacutenageacutee de lamidon par chromatographie sur biogel jampr

exemple

Quoiquil en soit on a pu mettre en eacutevidence agrave propos de la forshy

mation daldeacutehyde malonique des diffeacuterences de comportement di rlucjo

vis-agrave-vis du rayonnement ionisant selon ou il est libre ou irccrrcr-icirc-

dans une chaicircne glycosidique Ceci incline agrave la prudence danc 1-JZ-J~

polation au polymegravere des reacutesultats trouveacutes sur un monomegravere

- 78 -

ANNEXE

Nous rappelons ici les uniteacutes utiliseacutees en radioactiviteacute et

nous indiquons leurs eacutequivalents biologiques geacuteneacuteralement fondeacutes

sur les effets que produisent les radiations ionisantes dans lorshy

ganisme

On trouvera les mesures pratiques fort bien deacutecrites dans la

thegravese de Monsieur Jean MORRE deacutejagrave citeacute

- 79 -

UNITE DACTIVITE

Le curie (Ci) Le curie caracteacuterise la source eacutemettrice

La masse de radioeacuteleacutement pour une activiteacute de 1 curie est tregraves

variable

mdash 3 tonnes duraniur 3S

mdash 09 rg de cobalt 60

mdash ^3 microgrammes dor 198-

Ceacutetait dabord lactiviteacute de 1 gramme de radium- Officiellement

cest la quantiteacute de tout radioeacuteleacutement dans lequel le nombre de

deacutesinteacutegrations est de

37 x 1 0 1 0 par seconde

Lactiviteacute massique ou speacutecifique est lactiviteacute par uniteacute de

masse dune substance consideacutereacutee Elle sexprime en curiegramme

ou en ses sous-multiples

UKITE DEXPOSITION OU DE DOSE EMISE

Le roentgen (R) Il caracteacuterise un faisceau de rayons X par ionisation

provoqueacutee dans 1air

On mesure ici la charge eacutelectrique transporteacutee

1 R = 2083 x 10 9 paires dions par croa dair

1 R = 16 x 101 paires dions pa granirc d air

1 R = t Ues cm3 dair = 770 Ues gramme dair

1 R = 677 r 10 e MeVcm3 dair standard

1 R = 0838 rad

1 R = 524 x 10 7 MeVg d a i r = 52 x 1 0 1 3 eVg d a i r

1 R = 0107 ergcm 3 d a i r = 869 e rg g d a i r

1 R = 93 e r g g d eau ou de t i s s u s v i v a n t s

- 80 -

UNITE DE DOSE ABSORBEE

Le rad Internatic nalement 09^3) raquo c est luniteacute de dose absorbeacutee-

Elle est fonction des caracteacuteristiques du champ de radiation o~

point consideacutereacute et de la composition eacuteleacutementaire do la natiegraverishy

en ce point

Elle est eacutegale agrave une eacutenergie diviseacutee r-ar une ira se

Indeacutependamment du temps passeacute agrave ceacuteder leacutenergie

1 rad = 100 t g de matiegravere quelconque irradieacutee

s 01 joule par kilogramme

La valeur du rad est sensiblement eacutegale agrave leacutenergie libss-bull- bull_--

de leau (ou des tissus mous irradieacutes) par an faisceau io r-yz X

tel que lexposition soit de roentgen

On peut se servir du rad avec des rayons X gamma neutre bull-bull-

trons protons

Remarques A une exposition de 1 roentgen correspond ure dose

absoijeacutee de

mdash 0869 rad dans lair

mdash 09S rad dans les tissus mous

mdash 08 agrave 097 rad dans leau pour des rayonnement

deacutenergie comprise entre 10 keV et 3 HeV

Si une chambre dionisation a donneacute pour des photons deacutenergie

infeacuterieure agrave 3 WeV agrave un certain endroit dans lair une exshy

position de 1 roentgen le corps humain agrave la mecircrce place receshy

vrait 096 rad

ME5DRES BIOLOGIQUES

Le LET (Linear Energy Transfert) 1 keVmicron deacutecrit leacutenergie

deacutepenseacutee drns les tissus en fonction de la longueur du parcours

LEBR (Efficaciteacute Biologique Relative) = I rayon X de 250 keV

dionisation speacutecifique de 100 paires dions par micron deau ou

de tissue Cest une ionisation speacutecifique-

- 81 -

Le REM (Radiological Equivalent Man) = effet biologique ducirc agrave

labsorption de 1 roentgen de rayons X ou gamma

Un rem = 1 rad X EBR

= EBR e rSEcirc d e tissus

Mesure indispensable agrave leacutetude de certains paramegravetres telles la

radiosensibiliteacute cer luniteacute pratique utiliseacutee pour les vashy

leurs de radiorrotec t _-i

Si lon connaicirct la dose absorbeacutee on peut passer acirc la notion

deacutequivalent de ucirczr2 en pondeacuterant la valeur trouveacutee par un facteur

exprimant le risque relatif correspondant agrave la qualiteacute du rayonshy

nement

Cest le facteur de qualiteacute FQ relieacute agrave la densiteacute des pheacutenomegravenes

eacuteleacutementaires dionisation et dexcitation au voisinage du parcours

de la particule chargeacutee

REM = RAD X FQ

Le rem correspond au risque encouru par un organisme huma_n ayant

reccedilu une dose de 1 rad de rayons X ou gamma

PRINCIPALES VALEURS DE FQ

Rayonnements FQ

X gamma 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale gt 003 HeV 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale lt 003 MeV 17

Neutrons thermiques 3

Particules infinies naturelles protons de faible eacutenergie neutrons rapides 20

Noyaux lourds de recul fragment de fission 20

Une personne soumise pendant un an agrave un flux de neutrons thermishy

ques de 700 Ncm asec recevrait un eacutequivalent de dose de 5 rem

laquelle est la dose annuelle maximale admissible fixeacutee pour la

cateacutegorie de travailleurs dits directement affecteacutes agrave des trashy

vaux sous rayonnements

- 82 -

Le rem est leffet biologique de 12 g de radi-m 226 agrave un megravetre

pour les tissus exposeacutes pendant une heure

Outre la quantiteacute deacutenergie ceacutedeacutee agrave la matiegravere irradieacutee il faut

tenir compte aussi du temps neacutecessaire pour deacutelivrer cette eacutenershy

gie

Une mecircme dose provoque des effets moins graves si elle est eacutetaleacutee

dans le temps Si le temps est suffisamment long une dose mecircme

importante narrive jamais agrave provoquer des effets dits seuils

Les normes de seacutecuriteacute (ou) doses maximales admissibles sont resshy

pecteacutees si lon calcule agrave lavance le temps de travail maximal

en preacutesence du rayonnement

En prenant lheure comme uniteacute de temps on aura

mdash deacutebit dexposition = en Rh

mdash deacutebit de dose absorbeacutee = en radh

mdash deacutebit deacutequivalent de dose = en remh

EFFETS SUR LORGANISME DEFINITIONS DES LOUES

Dose Maximum Admissible cest la dose totale de radiation reccedilue par

un individu et jugeacutee incapable de causer des troubles appreacuteciables

au cours de lexistence Elle varie sil sagit de la seacutecuriteacute inshy

dividuelle dune petite ou dune large fraction de la population

Concentration Maximum Admissible Elle repreacutesente la concentration de

chaque radioeacuteleacutement dans leau et dans lair qui apregraves obtention

dun eacutetat deacutequilibre dans le corps de lindividu qui la ingeacutereacutee

ne donne pas une irradiation corporelle totale deacutepassant une vashy

leur de 03 rem par semaine dans lorgane critique (organe le plus

sensible agrave ce radioeacuteleacutement)

- 83 -

Officiellement la CMA dun radionucleide est lactiviteacute volumique

de ce radionucleide dans lair inhaleacute c dans leau de boisson

qui pour une inhalation ou une ingr -ion exclusive et continue

entraicircne leacutequivalent de dose maxi al admissible au niveau de

lorgane critique lorsque leacutequilibre est atteint ou apregraves cinshy

quante ans dans le cas de radioeacuteleacutements agrave peacuteriode effective longue

Leacutequivalent de dose est deacutefini pour les besoins de la protection

Cest le produit de la dose absorbeacutee par le facteur de qualiteacute

le facteur de distribution de dose et dautres facteurs adeacutequats

bull C H mdash C H -I I

UN Off

- C - C H -I I

OHOH

H C - C H - C H mdash C H -I I I I OHOH OH OH

CHmdashCH-CHmdashCHmdash i I I I bull OH OH OH OH

bullCHmdashCHmdashCHmdash OH- CHmdashCHmdashCHmdashCII- CHmdashCH=CHmdash 0 - + 1

bullC-

1 1 raquo II 1 1 II OH OH 0 O- OH O

Meacutecanisme proposeacute par H SCHERZ

iIV3~SITS LE E2CIT t 3 C C r i l

HT ESS SCIZICSS

U K - A S 3 E L L 3 H I

- bull bull -23 _ _ D E _ _ 3 A _ -icirc_sos

agrave 5- ^ ~ VF

Le Vico-yreacutesident de lUniversiteacute

Universiteacute de Droit dEacuteconomie et des Sciences

A I X - M A R S E I L L E III H - DUSSARDIc2

FACULTEacute des SCIENCES et TECHNIQUES 1raquo SAINT-JEROME Rue Henri Poincar 13397 MARSEILLE CEOEX 4

81raquo -

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Imprimeacute par le Bureau de Documentation

CENCADARACi1E

Page 5: ETUDE DE LA FORMATION DE L'ALDEHYDE MALONIQUE AU COURS DE

Les recherches du l a b o r a t o i r e ont rcortret que l e dosa^-p IP I

pound--y~Tgt rrilcriquc _bdquoi a ie c o n s t i t u e r un noyer simple e t sucircr pour deacuteceshy

l e r l i r r a d i a t i o n de lairidon 26] Ce t e s t a d a i l l e u r s eacute t eacute appliqueacute

avec succegraves dans l e cas de l i r r a d i a t i o n du l a i t [27 2 8 ] de l a c e l shy

lu lose [29] des viandes [30 31] e t des oeufs [ 3 2 ] Parmi l e s p rodui te

radioforrres i d e n t i f i eacute s au l a b o r a t o i r e aldeacutehyde fornique [ 1 1 ] peroxyde

dhydrogegravene [12] g lucose mannose f r u c t o s e iibcsc egrave ry th rose a r a -

b inose xylose [13] acide formiquu [ 1 ^ ] l a l d eacute h y d e nalonique revecirct

a i n s i une importance p a r t i c u l i egrave r e L eacute tude de sa formation au cours de

l i r r a d i a t i o n de l amidon de maiumls a eacute t eacute e n t r e p r i s e [ 3 ^ ] E l l e p reacute sen shy

t a i t d a u t a n t p lus d i n t eacute r ecirc t que c e r t a i n s meacutecanismes de r ad io lyse du

glucose avaient deacutejagrave eacute teacute proposeacutes [27 28 3~~raquo

Cependant ci lamidon est un aliment simple cect

chimique complexe Il sagit dun poly (anhydre ^-C glucampryrari

D giucopyranose) brancheacute en 1-C de poids -noleacute-culaire eacuteloveacute bull

deacutefini et dont la longueur de chaicircne et le nombre de hramprTIumlo-e

pendent de la nature de la ceacutereacuteale et dans ie cas d rr- iumls do

rieacuteteacute du degreacute de maturation du grain du moae d extraction o

11 est apparu neacutecessaire deacutetudier ce meacutecanisme dampbcrd r lo

le glucose ruu dextrapoler aux dimegraveres (rraltG o ijoro co

biose) au trimeacutere (rraitotricso ) r uis en fir bull i arri -

Cest le sujet du travail exposeacute ici

- J -

PRINCIPES

- isz RAIAIICQ ICMSAMKG

Lei v---i t ic- cCv JNi -ie peacuteriode gt3 ars correspond -i 1 C- rz i mdash

- bullbull iri JV I-i = iocircrercie OjiOy MeV pratianerent absorbeacutees rucircr bull

-re c io hot or J - C-ie-rj-ie ijy ct gt 7 MeV Rappelons que

i icircc -obait C-TC dars tout 1 bull espace 2x3 7 bull Q 1 deg photons d -Line t uis-

e t --ale i2 0 milliwatt Lea aouives employeacutees (12 000 et 2 000

s- bull crs bullbull DS estais orrojcrieit -ioC 1 aec L uiasarcec do

crre-err se -C et agraveC wattlaquo

Leacutenergie est absorbeacutee celer trois processus geacuteneacuteralement doshy

ts en terrres de probabiliteacute dinteraction dun photon incident avec

atorre Leur irrLpcrtance relative varie avec leacutenergie du the tor et

numeacutero iv-ie Z des atones composant le milieu irradieacute (fig )

Leffet photoeacutelectrique correspond agrave labsorption totale du photon

incident par le nuage eacutelectronique de latome rencontreacute provoquant

leacutejection dun eacutelectron animeacute alors dune eacutenergie eacutegale agrave celle

du photon diminueacutee de leacutenergie de liaison de leacutelectron Il est

preacutepondeacuterant dans les milieux agrave numeacutero atomique eacuteleveacute irradieacutes

avec des photons de faible eacutenergie (E lt 05 MeV)

Leffet Compton traduit leacutemission dun eacutelectron et dun photon seshy

condaire dans le cas ougrave leacutenergie de liaison eacutelectron-noyau est neacuteshy

gligeable devant celle qui anime la particule incidente Il est preacuteshy

dominant dans les milieux agrave numeacutero atomique faible irradieacutes avec

des photons deacutenergie intermeacutediaire

Leffet de Paire conduit enfin agrave la mateacuterialisation du photon par

creacuteation dun eacutelectron et dun positon

EFFET DE MATERIALISTIC

ffET COMPICN

hs

fig1 - Repreacutesentation graphique des divers effets en fonction de leacutenergie des photons incidents et du numeacutero atomique z du milieu irradieacute

- 6 -

Cette conversion deacutenergie en masse neacutecessite une eacutenergie deux fois

supeacuterieure agrave celle associeacutee agrave un eacutelectron (MCT = 05 KeV) Il

r est artiiuerert observeacute que dans les ni lieux agrave numeacutero atomique

eacuteleveacute irradieacutes avec dej photons deacutenergie supeacuterieure i 10 Ne V

C est leffet Corto lui est preacutedominant au cours de 1 irradi a-

tic bull_bull s aiirerts constitueacutes essentiellement d oxygegravere d arote de

jaL-ro et d Vvagraverzccedilc-ye composeacutes i numeacutero atomique faible Le rayoiumliicircc-

rert agrave b degCo dont leacutenergie 133 et 11 HeV est tregraves nettement infeacuteshy

rieure au seuil deacutenergie dactivation voisin de 10 MeV nentraicircne

jamais de radioactiviteacute induite Son action consiste agrave arracher d^r

eacutelectrons au milieu et = porter certains atones da de eacutetats ex-iteacutes

Lorsque leacutenergie dexcitation deacutepasse certaines limites - bull bull lt -

ture des liaisons covaientes entre let atomes et formation ni

libres Ceux-ci eacutevoluent ensuite pour donner des produite laquot-ub c

sort les produits de radiolyse Cest leacutetude de cette derniegravere eacutetape

vui est entreprise ici dans le cas de laldeacutehyde maionique

II - USITSS DOSIMETRIC

Tous les effets produits par les radiations ionisantes nui sont

susceptibles decirctre mesureacutes quantitativement peuvent ecirctre la base dune

rreacute tho de dos ineacute t ri que -

La mesure de lionisation de lair a eacuteteacute utiliseacutee pour la deacutefishy

nition de leacutenergie eacutemise Le roentgen est la quantiteacute de rayons X ou y

telle que leacutemission de particules qui lui est- iszzzilc dans 0001293 g

daii jjruvoque plusmne transport de 1 Ues deacutelectriciteacute de signe quelshy

conque 1352 ou la formation de 29-109 paires dions par cm 3 dair sec

Cependant toute leacutenergie traversant un milieu nest pas absorshy

beacutee et de plus il nest pas possible de mesurer lionisation produite

dans un solide Ainsi on a deacutefini luniteacute de relation absorbeacutee le

rad qui correspond agrave la dissipation de 100 ergs ou 2k 10~ 6 calories

dans un gramme de natiegravere [36] Dautres uniteacutes ont eacuteteacute creacuteeacutees (Rep

Re-m) elles sont fondeacutees sur limportance de leffet produit dans le

milieu reacutecepteur en biologie cela correspond agrave leffet destructeur

En annexe on preacutesentera quelques exemples deffets sur lorganisme afin

- 7 -

dillustrer les moyens de protection indispensables lorsouon manipule

des eacuteleacutenents radioactifs Les principales uniteacutes seront rappeleacutees sur

un tableau Nous utiliserons le rad canuse uniteacute de dose ainsi que sec

multiples krad = 10rad 1 Hrad = 10 rad Une mecircme dose pouvant ecirctre

distribueacutee plus ou moins rapidement la notion de deacutebit de dose traduit

1eacutenergie absorbeacutee par uniteacute de temps Il est proportionnel agrave la puisshy

sance de la source utiliseacutee et varie en fonction inverse du carreacute deshy

lagrave distance qui seacutepare la source de leacutechantillon

La mesure de leacutenergie absorbeacutee nest pas effectueacutee calorirrieacutetri-

queaert en raison des faibles quantiteacutes de chaleur deacutegageacutees rais gracircce

icircraquo une reacuteaction radiochimique particuliegravere la conversion de Fe en

-0 krad- Loj icsej sjiumleacuterieures sont mesureacutees par extrapolation

bullV - C mdash raquo laquos bull H0 bull laquo bull 0

Fe f OH -Fe+1 + OK

F e + + + H0= m~ Fe bull H0 2

OH + H + raquo- HjO

H0~ + H raquo- HJOJ

III - DOSAGE PS LALDEHYDE MALONIQOE

La meacutethode faisant intervenir lacide thiobarbiturique nous est

apparue la plus satisfaisante

Laldeacutehyde malonique (AH) peut ecirctre doseacute par colorimeacutetrie [33]

en utilisant sa proprieacuteteacute agrave reacuteagir sur le malonylthioureacutee ou acide 2

thiobarbiturique (ATB) en ailieu trichloracctiqu^ pour donner un complexe

absorbant agrave 532 n-m (fig- 2 )

- 8 -

1 _

DO

I

v_ 4 9 0 532 Longueur

donde nm

fig 2 Spectre dTabsorption en lumiegravere visible du complexe Aldeacutehyde maIonique Acide thicircobarbiturique

- 9 -

LAT^b se p reacutesen te sous t r o i s formes tautomegravercs

O OH

HsL --OH

O HjJ-^X-H

Selon Percheron [raquoQ] laldeacutehyde malonique reacuteagit sous sa forme eacuteno-

lique CHO - CH = CHOH pour conduire au composeacute suivant L ^ ]

9 ^ N-^CH CH CH^S

En revanche Mesnard et Devaux [2] proposent une aut^p formule

CHOH QH ^H OH

HSW k sK Js H ^O^ ^ O

Nous ne nous sommes pas attacheacute agrave deacuteterminer la structure exacte du

complexe mais nous avons veacuterifie quil se formait effectivement que

lon utilise laldeacutehyde malonique du commerce laquou bien laldeacutehyde ma-

lonique de deacutegradation du glucose- Par ailleurs on a montreacute que deux

moleacutecules dATB reacuteagissaient avec une moleacutecule daldeacutehyde malonique

ce que nous avons veacuterifieacute par gravimeacutetrie

Le produit de la reacuteaction est un pigment rouge speacutecifique son

spectre visible nous lavons dit preacutesente un maximum dabsorption

optique agrave 532 nra ainsi quun eacutepaulement agrave h$Q nm Dans les conditions

utiliseacutees la reacuteaction est complegravete avec 2 ml de reacuteactif (fig- 3)i

apregraves 30 minutes de chauffage agrave 60degC Elle nest pas ou peu perturshy

beacutee par la preacutesence de glucose en concentration molaire (fig 4) La

densiteacute optique agrave 532 nm est proportionnelle agrave la concentration inishy

tiale daldeacutehyde malonique

Dans une solution inconnue la teneur est mesureacutee par comparaishy

son avec une courbe de reacutefeacuterence (fig 5)bull

fig 5 - Influence du volume de reacuteactif (ml) neacutecessaire pour doser 2 ml dune solution 10 - s daldeacutehyde raalonique Volume total constant (h ml)

laquoM CO m

o ci

1

s

1

s

30 60 Temps de reaction mn

fig4 - Influence du temps de chauffage agrave 60C sur la reacuteaction Aldeacutehyde malonique - acide tbiobarbiturique

bull en labsence de glucose bull en preacutesence de glucose (molaire)

fig 5 ~ Variations de la densiteacute optique agrave 532 nm en fonctiua de la concenshytration initiale en aldeacutehyde malonique

- 13 -

Le coefficient dextinction moleacuteculaire e agrave 5J2 nm est tregraves

eacuteleveacute (56 10amp m - 1 cm - 1) Lee quantiteacutes mesureacutees pourront ecirctre tregraves

faibles ce qui est dailleurs le cas dans le glucose iiradieacute (de

lordre du Mgg)

IV - ISOLEMENT ET PURIFICATION DU COMPLEXE

En raison des tregraves faibles quantiteacutes daldeacutehyde malonique preacuteshy

sentes dans le glucose irradieacute cette eacutetape dans notre travail a deshy

mandeacute une mise au point particuliegravere

Laldeacutehyde malonique est seacutepareacute par evaporation sous pression

reacuteduite puis condenseacute dans un piegravege agrave azote liquide Le complexe est

ensuite formeacute par action de 1A1B et est purifieacute soit par cristallishy

sation soit par chromatographic sur colonne de cellulose Les technishy

ques opeacuteratoires sont deacutecrites dans le dernier chapitre

V - INDICATEURS NUCLEAIRES

Leacutetudedu meacutecanisme de radiolyse a eacuteteacute effectueacutee en utilisant

lisotope l 4 C introduit seacutelectivement en position 1 ou en position 6

La fraction de moleacutecule ainsi singulariseacutee peut ecirctre mise en eacutevidence

dans laldeacutehyde malonique purifieacute On pourra suivre ainsi le devenir

des atomes de carbone du glucose

Le glucose 1C 1 est preacutepareacute au laboratoire des radioeacuteleacutements par

action du cyanure de sodium Na - 1 4C s N sur le D arabinose le glucose 1 4 C 6 est obtenu agrave partir de cyanure de potassium K - 1 4 C = N sur lal-

do 5 0 (1-2) isopropylidegravene D xylofuranose

Le l e est eacutemetteur de rayons P peu

eacutenergeacutetiques facilement ralentis par

la matiegravere

Deux techniques de comptage ont eacuteteacute

utiliseacutees

le fortes activiteacute-

ou ctto-iej ave bull le (

-i fi o de lcrdre de --ra ltbullbull bull bull

bull c irraiieacute o y-lu t io let- CciarM )

le L- a l rriir en eacuteteacute neu1 bull

La --J bull bullltbull bull deacute te Leur ct aicr^

de ratire la r-j en-- iu i- bullbull te-jr rest pi s rroorcrro 0

la _aiteacute deacutercjeacutee (fi lt-bull)bull -cue avorc utiliseacute acirciis ce c a le

courtage or ucintiiiatio liquide Ici leacutererrie de radiatic-r S

r es t ccedilaj eacuteiTise dans 1 eipa-e v - rs L r de lecteur mais trans f eacute r-icirce

ar ienisatic - un olvait jcintillaieur rinaire qui retourne ~lt

leacutetat forianental er eacutenettat uu -uartur de iurriegravere ex-itart agrave

i tour un solvant scintillateur secondaire Les rnotons ue proshy

duit ce dernier en revenant agrave son eacutetat fondamental arrachent des

eacutelectrons agrave une rhotocathode creacuteant une impulsion electric- qui

est ensuite amplifieacutee- La r_reseree ugrave un corps absorbant une- grande

partie des photons lumineux se traduit par une diminution consideacuteshy

rable du rendement de comptage (fig ) Cest le cas du complexe

de laldeacutehyde naloniaue avec lATB Afin de supprimer cet effet de

quenching on brucircle les eacutechantillons radioactifs dans un four

sous courant doxygegravene Le gas carbonique 1 4 C 0 _ raquo=t piege ^laquor xa

rheacuteyiuml^i5thylaiAcircne et le carbamate incolore ainsi formeacute peut ecirctre

traiteacute directement en scintillation liquide

4 C Les activiteacutes speacutecifiques As = sont exprimeacutees

4 C + l S C i a C dans l e s deux types d expeacuter iences en nombre d impuls ions par mole e t

par dix minutes-

fig 6 Influence de le quantiteacute duiiumle solution 10 M daldeacutehyde malonique eacutevaporeacutee sur le rendement de comptage dun appareil GM

- 16 -

o 05 rng de matiegravere froide ajouteacutee

fig 7 - Diminution du rendement de deacutetection en scintillation liquida en fonction de la quantiteacute de complexe color non radioactif ajouteacute agrave la solution

Mais le fait dintroduire un marqueur radioactif dans u

-icircgt- L-icirct-gtTo ire radiolyse interne qui sajoute agrave celle rov

irradie tiu Ceci rous aregravere donc agrave faire une correction ^ bull

ltbull a- ti vite eacuterif i-e cor res oidart agrave la seule irradiation cz

NY-u a bullbullbullbull- ai srd Tx-ur i aldeacutehyde calonique provenant de la

Jicije u- ~amp-re ex teacute rieure - loue avorr ensuite mesureacute laldocirc

-rirjo total la difference CJS done laldeacutehyde produit ar

j- o cxti-rrc- ojle Cclt activiteacutes sccedileacutecifi--es sont rarpcrtO--

a- k-l-o J e deacute art

I _ MISS EN EVIDENTE DE LALDEHYDE KAgraveLC-IQUE DAiiS LE bullbulliLIXOSE

IRRADIE DEFIITIC- DEQ SSLX EFFETS DE RAiI0LIuml3E

_e Rf de rci^raticn Jr euii iideg do jiiico doc ^om lox^j OL tbull-

bullbull partir du glucose irradieacute ot ie laldeacutehyde maloi ue teme-i ot

E cur re de rar sa forme eacuteioiiie laldeacutehyde raicirc oriie ab~

crce e lumiegravere violette [5^]- Le r ax i mur d abc or tier 01 milieu bashy

sique e iue = 2c m ( roeiTirieri d exi tion moleacuteculaire

27 0 ~ cm - 1 j et agrave 2HH r~ cr mille aide Le spectre Itruviclet

du glucose bullrrayieacute preacutesente les mecircmes caracteacuteristiques (fig- 9) raquo alors

que le glucose teacutemoin nabsorbe pas dans cette reacutegion

Ces reacutesultats montrent ue laldeacutehyde rralcniqije cet iriicc-ta-

blemert preacutesent dans le glucose irradieacute Pour les eacutetudes quantitatives

nous avons utiliseacute la mesure de labsorption agrave 532 nn du complexe ATB

meacutethode simple et reproductible

Les reacuteactions de radiolyse peuvent ecirctre initieacutees de deux faccedilons

Soit directement par distribution de 1 pijic agrave la moleacutecule elie-

i-ecircme (cest leffet direct encore appeleacute primaire) soit indirectement

par la formation agrave partir de leau de radicaux hautement reacuteactifs qui

agissent ensuite sur la moleacutecule de soluteacute (cest leffet indirect enshy

core appeleacute secondaire) La teneur en eau de lamidon industriel eacutetant

relativement eacuteleve (13 ) les deux effets doivent se superposer au

cours de lirradiation f est la raison pour laquelle nous avons eacutetushy

dieacute le meacutecanisme de formation de laldeacutehyde malonique dans le glucose

irradieacute sec ou en solution

100

30

60

40

20

i i | i i i I | i i

50

I II I I

i H laquo

150 2 0 0

i l

250 3 0 0

fig 8 Spectre de masse du complexe aldeacutehyde alouiquo icide Uiioharbitiri

Speotromegravetre ugravee masse L KB 9 000 Ocirc entreacutee direct T^ - - -itO0

ig 9 - Spectre UV du glucose irradieacute 1 - traceacute en milieu acide 2 - traceacute en milieu basique

KIVLfc JE I tKFE PfclKAcirclki

I --bull i-re C gt 0 e rroies dald--hy ie ^

(-IiiCoucirc ltt jar ireacuteccedilarad

Influence de la nature du Kaz

Le rerderent radiolytique en aldeacutehyde ra

ugraveart de la nature de latmosphegravere dans 1

glucose en cours d i rradiat ion En part i

doxygegravene n est pas neacutecessaire agrave la reacuteac

- Influence de la tempeacuterature

On nobserve pas de variations dimportance ro

tempeacuterature dirradiation dans le domaine 0degC

vancicircie au-dessous de 0degC la teneur en aldeacutehyt

plus faible comme elle lest dailleurs pour

tie des produits de radiolyse de lamidon Il bull

dans ces conditions les radicaux libres former

moleacutecule de glucose se recombinent rapidement

glucose rad -raquo-B + H recombinaiscn

T 2 50 750 125 0 Dose krad

fig 10 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde raaloiique

y^- Premiegravere seacuterie de mesures bull Deuxiegraveme seacuterie de mesures

Apregraves irradiation le glucose est dissous en concentration molaire dans de leau distilleacutee

Temp uc +00

fifjll - Influence de la tempeacuterature d malonique radioformee

bullPremiere sirie de mesures bullDeuxiegraveme ceacuterie de mesures

irradiation sur la quantiteacute daldeacutehyde

i COC L- vla _ i W

bull-bull gt - - - U - U L i bull lt

bull bull bull - bull bull _ bull bull bull c r i o y -

-aitre iuml a u t a i t i l - i inu c r t a r t e

bull- v o v - i i r- - bull - -OJ-

L ara y x gte c bull re 3i t

i V----- r e Lrv- ij a bull_bullbull-

= -irT i v ie laquoa t i t v bull- -iv J pound -bull JCI1 e r a d i o f c r r v 5 - en

_ e t (bull - r pound oa - - - o- bullbull -o i or a r n b l e e = e e l --c

a - i i ^ ] - ampl -poundbullbulllaquo OLVOL rof i - t -o r a u c-noJIcirc t i o r J e deix

bull aa- - - t - c -

- -1 bull -e - e bull r eacute cdV-rac a j x j u M e Jiuniiii tC- a t t r i -

iil v agrave bullbull t a b i i ^oi-e t i e ia i - v hyror--i- e t re I C J h y d r o -

1 bull- i-j co u t -ox Je e a u CC-J l i a i s o n s r - e r n e t t r a i e n t

AIU j a r t l e t r a f e - t ci eacute no r e i t le 3 i r o l e ^ u i e s a c t i v eacute e s agrave l e a u

t_ r icirc amp i t r e j a r t une p a r t i e de l eacute r e r r i e r e ccedil u e s e r a i t a b n o r b eacute e

r l u ^ r r Jr tur ir

ltt r a n s f e r t agrave l e a u

r a d i o l y s e

rjj-t bullbull_bull agrave e s l i a i s o n s h y d r o g egrave n e

I ig12 - Influence de deux mois de conservation de glucose irradieacute sur le spectre en lumiegravere visibleapregraves reacuteaction avec lATB 1 - Tempeacuterature de conservation + 30degC 2 - Tempeacuterature de conservation 0degC 3 - Tempeacuterature de conservation - 40degC

DO

53

2

f

05 laquo

03- ^y

01-

1 10

1 3 0

H u m i d i t eacute (

fig-13 ~ Influence de lhumiditeacute du glucose sur la quantiteacute daldeacutehyde maIonique radioformeacutee

- 27 -

Les radicaux de leau pourraient eacutegalement particix-er agrave leffet

protecteur en donnant par recombinaison le glucose de deacutepart ou

on modifiant 1 eacutevolution des radicaux mis en jeu laquoans la formashy

tion de laldeacutehyde- Cot aspect sera eacutetudieacute ulteacuterieurement avec

le rocircle des OH-

mdash U effet activateur preacutepondeacuterant aux teneurs en eau eacuteleveacuteer

correspondant agrave ce que lon deacutesigne par effet secondaire et at-

trifcuable aux radicaux de leau hautement reacuteactifs

radiation V glucose raquobull aldeacutehyde nalonique + autres produits de radiolyse

[radicaux intermeacutediairesmdashaldeacutehyde malonique + autres produits de radiolyse

f - Influence des piegraveges agrave radicaux libres

Laddition de K Br supprime les radicaux OH de leau formeacutes en

cours dirradiation La teneur en aldeacutehyde malonique est alors

constante pour des teneurs en eau comprises entre 0 et 75

g - Influence de la structure cristalline du glucose

La structure cristalline du glucose irradieacute contrairement agrave ce

qui a eacuteteacute observeacute avec laciditeacute radioformeacutee Q53]ina pas dinflushy

ence sur la quantiteacute daldeacutehyde obtenue On peut penser que les

diffeacuterences observeacutees entre les formes anomecircres du glucose ou eacuteii-

tre les divers sucres isomegraveres lorsquon effectue les irradiations

agrave leacutetat solide sont effectivement dues agrave la steacutereacuteochimie relative

des groupements hydroxyle

h - Influence de la configuration anomeacuterique du glucose (fig 14-)

A leacutetat solide le glucose 3 conduit agrave un rendement radiolytique

16 fois supeacuterieur agrave celui du glucose commercial qui est constitueacute

principalement de forme a comme nous lavons veacuterifieacute par chromatoshy

graphic en phase gazeuse des deacuteriveacutes trimeacutetfaylsilyleacutes

532 Longueur donde nm

^ i n uo-nerl re ri- o - r u ie arit-- -i a iagraveocirchyie na loni rv i i iofcrraeacute

t i^coo 0

^

CH2OH

tfUgrave Cs-^mdasho

r ~- L CHOH

HO^C 3 amp H OH

D-G111CQSE

CHOH CH2OH

anomfere (3 bull X _4Bnm_ere o-

Mar Liair-2 isotopiques

Cec cxjl-rierces nous ont conduit agrave travailler dans des corciii-

ii re ot pas rigoureusement anhydres puisque les composeacutes -

-- - o-i livreacutee er solution aqueuse Mais avec 10 dhuiriditv

-i ours lapparence physique dune poudre et la figjre S bull

ratre ue le rocircle de ces 10 est faible sur les proportion

jeacutehyde malonique radioformeacute

le coiution de glucose marqueacute (Cj ou C s ) est incorporeacutee de fa-

] lus homogegravene possible agrave du glucose froid anhydre la teneur

eau finale est de 10 le meacutelange est ensuite irradieacute agrave 0 Er-

Apregraves dissolution distillation sous vide et purification par v-

tnatographie du complexe avec lATB les concentrations en aldeacutehv

ma]onique sont mesureacutees en moleslitre par colorimeacutetrie (D0- gt

du complexe ATB) en se reacutefeacuterant agrave une courbe eacutetalon les activit

deacutetermineacutees par scintillation sont exprimeacutees en coups par 10 m

al de solution Capregraves deacuteduction du bruit de fond)

- 30 -

[As (malon)l As (glu) J A

nb coups Lactiviteacute speacutecifique As Crnalon) = des eacutechantillons

nb de moles est pratiquement constante au cours des trois derniegraveres opeacuterations

le complexe eit donc suffisamment purifieacute-

Or deacutetermine eacutegalement lactiviteacute speacutecifique As (gluj du glucose A devrait repreacutesenter la fraction dal-

JA deacutehyde malonique provenant de lextreacutemiteacute du glucose marqueacute (1 ou 6)

Cependant nous lavons vu le glucose est le siegravege dune radiolyse

i terne par les particules de lisotope radioactif- De laldeacutehyde

malonique marqueacute est susceptible decirctre produit en quantiteacutes daushy

tant plus importantes que le stockage avant irradiation a eacuteteacute plus

long Il ne perturbe pas de faccedilon appreacuteciable la densiteacute optique

agrave 532 n-m- (le glucose marqueacute est en quantiteacute neacutegligeable) mais

augmente lactiviteacute et par suite lactiviteacute speacutecifique

Afin de calculer le terme correctif du glucose marqueacute est ajouteacute

agrave du glucose froid deacutejagrave irradieacute dans les mecircmes proportions et les

mecircmes conditions que preacuteceacutedemment Laldeacutehyde malonique radioforme

non marqueacute est utiliseacute ici comme entraicircneur et on mesure lactishy

viteacute speacutecifique du complexe purifieacute que lon rapporte toujours agrave

celle du glucose pour tenir compte des fluctuations de marquage

|As (malon)|

[ AE (glu) J = B B

bull Cest en fait la diffeacuterence A - B qui repreacutesente la fraction dalshy

deacutehyde malonique formeacute par irradiation provenant de lextreacutemiteacute

eacutetudieacutee de la moleacutecule de glucose

Les reacutesultats sont rapporteacutes dans les tableaux 1 et 2

On peut en conclure que lorsque le glucose est irradieacute agrave 3 eacutetat soshy

lide agrave la teneur en eau de TO semblable agrave celle de lamidon inshy

dustriel 23 de laldeacutehyde malonique sont issus de lextreacutemiteacute alshy

coolique et 13 de lextreacutemiteacute aldeacutehydique- Aux erreurs dexpeacuteshy

rience pregraves la somme des fractions corrigeacutees est eacutegale agrave 1

Tableau ndeg 1

Glucose J C B

Teacutemoi El rradieacute

Chrolaquoatograpnie Ndeg 1 2 3 i 5 1 P 3 k 5

Concentration de leacuteluat 365 k8 bulla 237 86 155 6 81 15 x 10 mml

1er comptage corrigeacute 597 596 5gt2 258 31it 5668 2336 3152 4950 coups10 m

2egraveme comptage corrigeacute 599 ^95 53 223 30H 5658 2259 2758 52t3 coups10 mn

Activiteacute speacutecifique 1 16 12ltt 12 111 362 365 389 389 328 x 10- coupe10 mnm

Activiteacute speacutecifique 2 161 103 12 9ltt 350 365 376 3raquo0 ii 9 x 1C- coups10 mnm

Rendement total 60 33 7 E 53 20 10 E

IV ne ugravet J ^rrcc lion

ionibrc do ^oupjiO mn tour 0 rj iicoce Jo deacutepart

A c t i v i t eacute opocircciiiiue on coupunio Lev 0 ru du ^lucoiio -k iucircparl -

A c t i v i t eacute speacutec i f ique moyenne do 1 a Lileacutehy malonique p u r i f i eacute (coupanolc 10 mu) raquo t o 9

Propor t ion As mal or

AJ g l u

l-ro

Ai rrjaJu

riv

Giucoije i-C

I r r a d i eacute

Chromatographie Ndeg 1 1

2 3 lt

Concentration de leluatl 118 95 91 pound60 IS1- 1 Iuml 50 bull

1er comptage corrigeacute

2vvfi -yr-iit--

ActiviU- C- i fi

Rendement l rtaj

Terme de correction - V7fclt-

Nombre de coups10 mn pour 01 ce de gluc ose de deacutepart 9 600

Activiteacute speacutecifique en coupsmole10 mn du glucose de deacutepart 21109

Activiteacute speacutecifique moyenne de laldeacutehyde malonique purifieacute Ccoupsmolo10 mn) 45109

As malon Proportion mdash raquo 214 As glu

Proportion corrigeacutee

As maloni As malon] glu I As glu

lt 000

gt010 9

16 9 10 9

- 25 -

La moleacutecule daldeacutehyde malonique contient donc toujours soit le

bullarbone 1 du glucose (dans 12 des cas) soit le carbone 6 (dans

icirc de cac) ce qui exclut leacuteventualiteacute de formation agrave partir

de atomes t3 ou ^^5 dailleurs peu probable car elle neacuteshy

cessite deux ruptures de la chaicircne carboneacutee

- Propositions de meacutecanismes

Leacutenergie de la radiation va entre autre exciter la moieacutecylo w

TUagrave la rupture- La reacuteaction corrneicera par la scission de Is Iilaquo

son la plus faible Nous discuterons plus loin les facteurs cor c

rationnels qui peuvent orienter cette coupure initiale On peut

proposer deux meacutecanismesi compte tenu de la double origine de la

deacutehyde nalonique

a - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute alcoolique

La rupture initiale de la liaison heacutemiumlaceacutetalique peut ecirctre e

visageacutee comme une scission conseacutecutive au deacutepart dun radin

H du carbone 1 cette eacutetape endothermique neacutecessite enviroi

92 kcal

H OH 0 OK

c bull c

a (CH0H)3 (CH0H)3

S s c i s s i o n

0 CH MJrad bull CH

CH OH CH 2 OH

I glucose II

La rupture de la liaison C 3 - C 4 (83 kcal) et le deacutepart dun H

du carbone 6 (99 kcal) neacutecessaires agrave la formation de laldeacutehyde

malonique peuvent ecirctre suivis de leacutetablissement dune double

liaison C=C (-egraveh kcal) Un des radicaux (III) obtenus est un

glycol allylique On pourra consideacuterer un radical comme une

espegravece deacuteficiente en eacutelectron donc stabiliseacutee par loxygegravene-

0

copy

1 a iiflicircryde inaj -ije

bull bullbullgt i i^ i torrvid iuiro ( I I ) cnbi- ecirc t r e conf i r

ijfe e ocircviucircoicirc-cc- au la iuml ia ra to i ri- _ igt5] i a c ide 5

iquucirc (VI)

- 3 -

O CH

C

(CHOH)

I H r ~ CH

I Ciyii

I I

0

b - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute aldeacutehyacirci^-jg

Le deacutepart dur hydroxyle OK neacutecessite jie eacutere celle de la rupture de la liaison C mdash O heacuteria

Lattaque en C a est susceptible de conduire agrave selon le processus suivant compeacutetitif du preacute^

H 0--

-C

H C ^ OH

(CHOH)

I CH

ad

O CHjOl c_oi

I VII

- amp -

Apres coupure C3 mdash C4 et reacutearrai pounderrciit (^ kcaiuml )

H OH ii

iC mdash OS

CKOE

0 Ci

CiiOK

VII

Ciijugrave

VIII

i-aldeacutehyde iralcnirje cet obiom r ar hyagraveroiv^c -io bullbull

du dosage en milieu acide

- mdash c

CHO

0-0-

CHO f

r-CKO

aldeacutehyde malonique

Remarque On peut envisager aussi daboutir agrave la forme eacutenolique de

lacetal daldeacutehyde malonique cependant leacutenergie neacutecesshy

saire est supeacuterieure (19 kcal)

- 39 -

H 0

i C

| 1 HC

J -CHOH

CHOIi

1

CH

CB^OH

Examinons agrave preacutesent comment ce5 icirc pothegraveses saccordent avt-j It-J

variations observeacutees de rendemen radidytique en fonction des

conditions dirradiation et des aracteacuteristiques du glucose

mdash La preacutesence doxygegravene nest y -bull neacutecessaire pour lexplicatio

des deux meacutecanismes elle nu pas non plus dinfluence sur la

quantiteacute daldeacutehyde malonique ruiioformeacutee-

mdash La constance du rendement radiolytique en fonction du deacutebit de

dose deacutecoule de lobservation preacuteceacutedente les pheacutenomegravenes de

diffusion gazeuse (0= par exemple) nintervenant pas

mdash Il est difficile de relier les variations en fonction de la temshy

peacuterature dirradiation aux hypothegraveses eacutenonceacutees Si certaines

eacutetapes sont endothermiques dautres produisent de leacutenergie et

le bilan global doit ecirctre sensiblement nul puisque la concentrashy

tion daldeacutehyde malonique reste la mecircme entre O^C et 8odegC Or

les meacutecanismes a et b sont endothermiques Il na pas eacuteteacute tenu

compte des eacutenergies de reacutesonance qui peuvent stabiliser certains

radicaux (allylique en particulier) ni du facteur entropique

De plus le couplage avec dautres reacuteactions se faisant sur laushy

tre moitieacute de la moleacutecule est susceptible dapporter une partie

de leacutenergie neacutecessaire

bull b orvi- or 1er f a ib l e s irvv iri

rrv c i a eXfo i i Un-- i

bull bull i i i la x uvvc ceux AcircQ l - a H

j-t J iecirc^oxygl jTOise ai iJe kl ucircri bull

bull_bull bull-bull riri e reacutejerlto i t rbr

gtil - c K ^ e r t j cur ie tcie- er

et t ai a i J i t io ie c ^e bullbull t cera

c- F L( raquogtpound-huxi-- raquo j bull -e ieiJ ^orif or-

i -rtiiej ont r eacute a c t i v e s avi-c Loorr

iil io ia-icirc lec o rb i t a l e Libres de^

a^ u c t raiwar t ir a r a l l egrave l u a avec la

i L bull - o^c r--^le alt f l u^e ^ouc-

i- bull-bull - bull riabullbull- f ac i l i t e - d ouve r tu re

i-- a r j bull i bull s i o n acircani - anonegravere B uc

-ic- ccriit e offot i jr rcr-ierrert

fii- -ltbull - ircrta

g bullltx

v

0 0 n

R

lti o ^ v ~rv

0 0 B

I

A C F sont reacuteactives B D E sont inertes [55]- Incorporeacutees da

un cycle agrave 6 centres At B C conduisent aux trois conformations

dun composeacute anomegravere amp dont 2 sont reacuteactives D et E corresponde

agrave une forme o non reacuteactiveraquo dautre part S ne peut repreacutesenter -

cycle pyranose

0 -o-

1 I

CHjOH

etegravese dne attaque sur le carbone en position 2 dans le

iiicircre b est confirmeacutee par la quantiteacute daldeacutehyde malonique

formeacutee dans le glucose le galactose et le mannose En ef-

la corfiguratior anomeacuteriaue de ces trois sucres est iden-

(fcrne bullgt largement preacutedominante) et on peut penser que la

--ipatier au premier meacutecanisme est semblable La position de

roxyie e imposeacutee par lencombrement de CH sOH est eacutequato-

pcr ie glucose et le galactose et axiale pour le marrose

ior poundeacutereacuteraiemeit plus labile Expeacuterimentalement le mannose

it i uicirce quantiteacute daldeacutehyde ma ionique supeacuterieure agrave celle

oacirce et au galactose

Sriverraquo les conformations preacutefeacutereacutees

Glucose

OH en 2 equatorial OH en 2 axial

Or

OH en 2 equatorial

- lto -

Extrapolation aux polymegraveres

Les rendements radioly tiques rapporteacutes comme luniteacute deacutenergie le

rad agrave 1 gramme de matiegravere irradieacutee de deux polymegraveres le maltose

et le maltotriose sont intermeacutediaires entre ceux des formeacutee raquo ot

S du glucose

Or la conformation de la liaison glycosidique est ogt dans les deux

polymegraveres celle du reacutesidu reacuteducteur est principalement 5 (veacuterishy

fieacutee pour le maltose par chromatographic caseuco des deacuteriveacute- trishy

meacute thy 1 silyleacutes) Il semblerait donc qo tous les groupements arhy-

droglucose sont sensibles agrave leffet primaire -uils soient initia

lerert libres ou inclus dans une chaicircne gluconidique Dailleurs

dune part les meacutecanismes proposeacutes plus haut ne mettent pas en jeu

le carbone dautre part la diffeacuterence de position de 1 hydro-

xyle en t dans le glucose et le galactose eut sans influence On

doit donc tendre pour lamylose au mecircme rendement que le glucose -gt

tableau 3

ciyni CcedilH2OH

S OH A OcircH

Types de polymerisations de lamidon

amylopectine

)H OH Glucose 3 I rcsidu

^

llltlH 2 reacutesiduraquo

Kaltoeriost 3 reacutesidus

CBjO

deg J

C H2deg

CH20H CHjOH a l l o a o laquo I t roae

CHO

CH20H r i b o s

g l u c o s e

CHO

VII o mannosfl

CH 20H CH 20H CH 20H CHjOH guloae idoso galuctose taloiraquo

x y l o e c CHjOH

l y x o s e

CHO

t CH2QH

tfrytbro se

CH20H t h r eacute o s t

h Cil 20H

a l d eacute h y d e g l y c eacute r i q u o

Configuration dos ALDCSi-

- i7 -

III - ETUDE DE Lbull EFFET OcircECOJJD SE

L eacutetuje de la formatior daldeacutehyde rca Ionique agrave partir de sucirclu-

io do flu cosy a --to rrotiveacute- ir lo fait que dans 1aridor irdusi-

rou 1 avjii Jit ue -juantit or neacutegligeable deau est vrais erb la io

rcrt ro^ onsable cor me dans bullbull glucose hydrateacute d ure partie de ce - bull

-oliiL- ISMre part u - caioiC avait eacuteteacute proposeacute r-ar J ~ he r

bull Tit ^oj j t il eacutetait inter-- ant do -eacuterifier ses hypothegraveses

Le poundj ucose cet irradieacute sauf speacutecification cor traire raquo sr s-gtlu-

lion aiueuse agrave la concentra tir de C M i tempeacuterature ordinaire bull-

bull reacute seiee dair ei r la dose bullbull C i Mr ad-

Les quantiteacutes daldeacuteh malonique formeacutees sont alors beo-cou

Lus importantes aue celles et rveacutees lorsque le glucose est irradieacute

bull- leacutetat sec Cette diffeacuterence s t due agrave la tajue des moleacutecules de

jeluteacute par les radicaux radioft -es de leau (effet secondaire)

- La radiolyse de leau

Le meacutecanisme de formatio des radicaux libres de leau est encore-

incertain Toutes les th lories partent cependant de la repreacutesenshy

tation suivante de lionis- lion

rad +

0 raquo- iiuml30 + e

Ces deux espegraveces peuvent se recoisbiner et provoquer la coupure de

la l iaison 0 mdash H

e + ^ 0 + ^ H + OH

ou reacuteagir sur l eau [55 agrave 57

e + H_0 - OH + H

H^O + ItjO ~ H a 0 + + OH

H30 + OH m- 21^0

e + Iuml^O ^ H + OH

Enfin les eacutelectrons peuvent ecirctre rapidement hydrateacutes ( 1 0 - 1 1 sec) [5S]

e raquo- e~ Therm raquobull e~ aq

- i(8 -

Les espegraveces initialesreacutesultant Je lionisation de leau sont

donc H OH e~ aq

Dans un second ter-ps -lles peuvent engendrer des espegraveces moleacutecushy

laires stables

IcircOH

-r OH

Lors d i r r a d i a - i o n i eai ire 1 hydrorvrnc rjcleacuteculaire e t l e erc

-yde ihydrc t e ^ r t i i p e r t rajidere t bull ne r eacute a c t i o n er chaicircne

__y agrave 60]

Hi + OH mdash HO - ii

H + IcircLO laquo- bull 0 + OH

H + ^degs ^deg

L preacutesence doxygegravene dissous de nouvelles espegraveces transitoires

ont forneacutees

H bull- 0 2 ^ H0 2

2H0 2 raquo-2iE02 + Craquo2 OH reacuteagit avec i^O maintenant en

OH + H ^ ^ H0 2 +^0 excegraves devant H^ [57

H + OK raquo- K_0 ]

Leau pure ou satureacutee doxygegravene irradieacutee conduit agrave dec intermeacute-

diaires qui en se recombinant restituent plus ou moins rapidement -

leau de deacutepart _

Lorsquune partie des radicaux OH est utiliseacutee pour reacuteagir avec ^

un soluteacute par exemple le glucose il y a accumulation de peroxyde S

dhydrogegravene -

i

- 9 -

1 i i 2 0 mdash H + Z OH

K K + 2 0 2 H 0 2

2 HO s - Kg0 3 + 0 2

2 pound plusmn j c o s e + 5 OH raquo p r o d u i t s de r a d i o l y s e

c ^ l u c o r - e + ^ H 0 + 0

La presence de peroxyde dhydrogegravene dans les solutions io r_ r

ou agraveaicircu 1urido humide ( jgt t) irradieacute a eacuteteacute er effet mcrtreacuteo

colcagraveneacutetrie [5S] Il ne provient pas du glucose- lui-mecircme r -

en trouve pas jar irradiation agrave leacutetat sec [59] [^0]

Irflueree des conditions dirradiation et des caracteacutericti -

a - influence de la dose et de la concentration

Lors des irradiations du glucose sec ruuz avons noteacute bullbullbull

quantiteacute daldeacutehyde malonique variait lineacuteairement ave bullbullbull

pari la dose dirradiation et la quantiteacute de produit irr--

dautre part-

Les caracteacuteristiques de leffet secondaire sont sensiblerie

diffeacuterentes (fig 15 et 16)

mdash Ainsi la concentration daldeacutehyde malonj icirci crnicircl i v ^

dose et tend vers une limite Aux fortes doses dirradiai c

et aux faibles concentrations de glucose on observe de

plus une deacutecroissance Ceci peut ecirctre imputeacute agrave la radiolc

de laldeacutehyde malonique ou agrave sa destruction par reacuteaction

secondaire avec un autre produit de radiolyse par exemple

aldeacutehyde malonique - raquoraquo hydroxy-alcoyl peroxyde mdash-^ acide maionicr-

En outre la formation daldeacutehyde malonique est indeacutependante

de la teneur initiale en glucose dans un certain domaine do

concentration On peut adopter pour expliquer ces variations

une hypothegravese voisine de celle de ALTMANN [61]

- 50 -

Dose (Krad)

ir 15 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde malonique agrave partir de solutions de glucose

M 1 - concentration initiale du glucose TcggF

M 2 - concentration initiale du glucose -7mdashbull 3 - concentration initiale du glucose

2D

- 51

c j CM [ C O

oj

02

10 r2 i6-i 21G1 [Glucose] mi

figlb - Influence de la concentration initiale en glucose sur la variation de la quantiteacute daldeacutehyde malonique radiofonnee (solution eau dis t i l leacutee dose 0 f5 Nrad)

o c lu

-bull M bull i f bull u - 1

r - a r - i - a w c bull 1- bull i -ni

dcc- J i r r a d i a t i o r

^ = i(UcircH k (Pbdquo ) (oH) d eacute d u i t de raquo- (lt) e t ( 3

o o r r s c Gi d u t r _ i t u

f a ~ t e u r de c c r v e r c i c r G It r e r d c n e j t e f o r n a t i o den aux Oli G 1 - D e t i c ue~- v a l o j r i u i t i a l e u du g l u c o s e e t de P

l e - r a d i c a u x d i j i a r a i s j e n t e C ~ 1 0 ocirc e c Donc

agraveOH

7 OH =

bullpoundbull ampC e t u GOH = OH ( k g l u 0 + kj P Q )

cr GOH

en r e m p l a ccedil a n t d a n s ^

dll k a G(OH)

ltD ~ k g l u 0 + k p P 0

( g l u ) on p o c e K = k a [G ( 0 H ) 1

k g l u Q + k P 0

9- ^ j j = K ( E l u ) = K ( c i u 0 - M)

- 5 -

(glu - M) = K M d H - d (8 l uo H) car gluc - constarte

= - A ducirc (eiu0 - K)

^ glu - H = C e c o

pour D=0 K=0 C=poundiu0

15- Cpoundiu0 - Hy = giuc (e gt

U M = gluc (1 - eK D)

la representation de cette fonction est donneacutee firre

La juartiteacute de produits radioforrceacutes donc daldeacutehyde maloniyue

ivor la dose puis tend vers une limite

Le- reacutesultats expeacuterimentaux sont plus complexes et aux fortec

plusmnoir lavons vu laldeacutehyde malonique est lui-mecircme deacutetruit

Un calcul semblable permet dexpliquer lindeacutependance viocirc~agrave-

de la concentration initiale de glucose

par deacutefinition on peut eacutecrire

i amp r I u l icirc k bull (G OH) 1 dH

k1 elubdquo + le P

dapregraves 8

k G (OH) 6 GM = S i uo G M = rendement de

k glu0 + kp P 0 formation de

17- agrave - -Jpound-L_ bull _Ji_ipound G H k G(OH) k glu0 G(OH)

Lorsque gluQ ^ P Q GM est indeacutependant de la concentration en

glucose

Cest le pheacuterioegravene important traduit par la courbe theacuteorique figu

et observeacute expeacuterimentalement figure 16

G i j 0

Dose

f i r - - Repreacutesenta t ion graphique de M = J 1U 0 (1 - e~ )

Glo 0 laquop Glu 0 gtP 0

fig T8 - Representation graphique de J_ k 1 kp Po gH gTOcircET (en fonction de la concentration en glucose)

k iTOcircST + k glu0

- gt -

I l faut orf i otor ro l e ra ort r^-U-hy it- ma i oni-jue radifucircrir

lt- io t-ilaquobull-bull i rr iitgt -bullbullbull ru i r --lArab L lt-ltt laquoari a gt oree

r ^ t i c bullbull f~-bull OJ-o aug^ei i c i i ^ - t -- l nvu- v irL- f a i t

bullbull bull bull L r jr t M - i - ra o^^ av-- le r - 1 -

ni bull i- rcrt v J 3 rt i ~i l i ocirc rerre CH

ave- JI k ie 16 CH M - 1 2 c 1

Lour ad ii tier avs irra-Jiatio di iie la -j-uajLiiI- daldeacutehyde ma-

loni jue (fie- ^ ) ampJ- revanche lef fc t est iwcroocirc apregraves saturashy

tion dec solutions par le p rot oxyde dazote bdquoG qui induit la forshy

mation dec radicaux OH agrave partir des eacutelectrons aqueux (fig 22)

e aq + iumli20 raquo- K 3 + 011 k = 86 1Q 3 M1 sec 1 [63]

Lespegravece reacuteactive de 1eau responsable de la formation de 1AH

es donc bien le radical OH

- 5 -

fig 19 - Influence de la concentration en glucose sur le nombre de moles dAM radioformeacutees par moleacutecule de glucose-

- 56 -

i

j

532 1

i O a 1

i 20 bull

1 i

10 lt

i

^y 2 4 6 8 10 12 Pil

fig 20 - Influence du pH dirradiaiumliOiumli sur la formation daldeacutehyde aaloiugraveque laquo (solution molaire de glucose dose 2 Hrad)

tPieges agrave OH] m

fig 21 - Influence de la concentration de divers piegraveges P -iia libres sur la formation daldeacutehyde malonique -~u - -s - lirradiation Y du glucose en solution -olcire

1 - CH3 CH OH

2 - CCH) CE OH

3 - K Br

60 -

- 5 mdash 1

51er-

f iCcedil 22 - Evol^t io le -I-ilv^- ial^1i c x ucircaii1 ormeumlegrave ^onct ion de la conceji trat icirccr uc ^IUCQJU OU preacutesence de

mdash 1 - KbdquoQ

mdash 2 - Teacutemoin eau distilleacutee

mdash 2 - CK3 CH OK

- 61 -

kcrarrie Le r a d i c a l OH ea t connu pour ecirc t r e un pu issan t cxyia

r eacute a c t i o n avec KMn04 e s t pa r exemple l a s eu l e oj i l J

j o r t orrre ur r eacuteduc teur - Dune jjianiere geacuteneacute ra l e i l

s u s c e p t i b l e d a r r a c h e r un hydrogegravene

H K

I ^ I R C mdash 0 mdash K ^ O H raquo - H C f R mdash C C

I ^ I R fi

E rrilie busiq-je i l e s t deacutecoEposj e t le r a d i c a l C

possegravede des p r o p r i eacute t eacute s semblables

OH OH mdash HjO + 0

K K

I ~ ^ _ R mdash C mdash 0 mdash H ltdeggt0 R mdash C mdash 0 + vil

I ~ I R R

R R

I I O H + S mdash C OH R mdash C mdash 0 + K_

I

- Marquages isotopiques

A une solution 5 10 M de glucoso pH 1 1 satureacutee doxygegravene esz a c

teacutee une faible quantiteacute de ce sucre marqueacute au 1 4 C en position Cx

ou C s

Apregraves irradiation (5 Mradi 130 kradh) laldeacutehyde malonique est

seacutepareacute comme preacuteceacutedemmentraquo Les purifications du complexe ave 1 bull

sont effectueacutees par cristallisations successives dans leau et par

chromatographic de partage sur colonne de cellulose Lactiviteacute

speacutecifique eacutetant constante au cours de 5 opeacuterations on estime que

le complexe est suffisamment purifieacute

Glucose rrgtaroieacute on p o s i t i o n

11deg c r i s t a l ltdeg c r i s t a l - ^ 0 u r i i U a l i c c r i s t a l icirc e l u a t chrc-

i - a l ( n o i e s ) i bull 0 mdash - Q- V 10 - 5 10 _ - 0 06 10-

A t i v i t eacute t o t a l e VL- 0 s i Mi tes

10 o i 1 C S i j 10- J 0 1 0 t is- 10 e

- i v i t ocirc s p eacute - i - i 21 10

0 1 ) h

jucircoitioi ugrave

bull - i m a l I n o l e ocirc ) 1 1 8 E io-= 115 1 0 - 6 03igt 1 0 0187 10 - 0 05^ 1 0 _

gtbullbullbull ivitiuml t o t a l e o rs 10 minutes

o- bull5 10= i 10 s idj 1 0 - e10 10-

- icirc i v i t eacute speacute = i -3V o 1 0 iK 10 1 c iraquo 1 0 1 0 ltt 1 0 1 0

b 1 0 1 0

i ----is~iumlrt - S bull - - bull bull - -JIuml l ^ 1 5lt

La r a d i c l y s e i n t e r n e e j t i c i neacute^IigeaLiO levant c o l l e p rodui te r-ar

le rayonnement car l a juantivl- Jali-Shv-Jc- ralor i ^ e ferrreacutee ir

i r r a d i a t i o n 7 e s t t r egrave s s^ i icirc r i eure gt e ucirc p glucose j e

Les bull amprOto rer-reacute^prrTit rraio-iq^e contenant l e carbone rcarqueacute -n-t bullbullbull-i- - - LJvemert de 8 igt e t

10 icircioir 1^ -lLiBaiiumles a ldeacutehydiqje e t a l c o o l i q u e

P ropos i t i ons de ae--ajd^mea

ues meca-Jpoundr5 voa r -_-

i-i-jpound lt--v-2- -Liri T L

v l a i t que- l-Mg-^t ^ t i

viuml-ovoja^ pour l a r a d i o l y s e en mi l ieu

-bullelle en s o l u t i o n en tenant compte

r a d i c a l -OH de l e a u

- 63 -

On peut concevoir que lattaque du radical OH conduise agrave

chement de H- sur lhydroxyde du carbone t

H OH

Y CHOE I CKOH

I HCO^K iO

CK OH

1

H OH -C I CHOH I CHOH

HCO I

mdashCH I CJLOH

II

Le rearrangement du radical II aboutit apregraves rupture de la

C mdash C au composeacute III

H OH

-V CHOH

H C amp + 7 kcal

mdash-c

I CHOH i CHOH

CHjOH II CHCK III

te composeacute III peut ensuite eacutevoluer agraveampns deux voice digegravere1

H ^0

I

a - Hydrolyse de la liaison aceacutetalique

CHO

CHOH

__ CHOE CHOK

COM

CEO

CKOH

CE OH

IV

l

H OH C

_ II

v- 2 C bullbull=lt-

Laiiic - i et cr suite rOcej^aire dc

-ur ie carl-o-e c du r a d i c a l V c e t t e

j i t d i rec te-re c o i t ar i i t e r n eacute -

cc

c

CHC

ci-

ildeacutehyde r-aicrirje

rc conditions expeacuterimentales to de laldeacutehyde ralonique sont

i icr-eacutes i partir de lextreacutemiteacute aideacutehydique

Counure horolytiaus de la liaison acetaliccedilue

Le radical III pourrait aussi conduire apregraves coupure horcolytique

de la liaison C mdash 0 heacuteniaceacutetalique sercolable agrave celle postuleacutee en

rrilieu solide s la forme eacutenolique de laldeacutehyde nialonique

K 0)

l c I

CHC i I CHOK CKO

CKO

omdash-mdashOH

CE OH

III

8h kcal CH I CKOE

- 6J -

CHO CHO

I I bullCHOK laquo- CH

f 1 ltCHOli CKOH

XII XIII

lit-rai responsable de la formation ugrave partir de bullbullbull-

rLi al tccli ie I riucose de seulement 0 de laldeacutehyde- r-~

Or p e t er effet penser quen milieu liquide bullbull

r aux pi extrecircmes lhydrolyse est plus facile

la -jeupure horr-dy tique

biccussion

Le-iuml variations de la concentration en aldeacutehyde mala ni que ob^t rv----

en fonction de la dose dirradiation et de la concentration e -

bullcse sert compatibles avec tout node daction indirecte

Lee effets de xalcooi du bromure de potassium et du protoxy-i--

d --ote ronf irment i attaque initiale des radicaux OH

linfluence de loxygegravene est nulle et ce gaz nest pas impliqueacute

dans lexplication des rcecanisres

I] est difficile de comparer les rendements raaiulj tidies du glushy

cose du mannose et du galactose les pourcentages relatifs dej

formes or et 9 eacutetant diffeacuterents en solution dans leau

En milieu basique la stabilisation de la forme eacutenolique de lalshy

deacutehyde malonique peut expliquer le rocircle favorisant dune eacuteleacutevation

de pH

En conclusion les meacutecanismes proposeacutes ici sont assez diffeacuterents

de ceux deacutecrits par Scherz Nos reacutesultats expeacuterimentaux ont montreacute

en effet que dans les conditions dirradiation utiliseacutees (solution

dilueacutee pH eacuteleveacute) laldeacutehyde malonique provenait contrairement agrave

lhypothegravese de cet auteur principalement de lextreacutemiteacute aldeacutehydique

du glucose

- CC -

- Extrapolation aux polymegraveres supericirz (fipound- 2)

La comparaison des re demets Ju glucose du rraltose et du maltti-

trio^e net e eacutevidence le roio Au r^rb^nc i

Lorsc- roi -vi o-t xrri li ]eacute in la lai^oi pound lycos i il j e il ny

a plu s pe_- it i 11 teacute d at tu e r ar 1er r in aux Li je eau corrt-

il est oslieacute dans les meacutecanisme- deacutecrits r 1J- ha-it

Seul lej cyles A correspondant bull 1 ex i reacuterri teacute rcr reacute iuc t ri -e

chaicircre irrite cdiraieit i laldeacutehyde rralcri pjc (ne hydre lye

de la liaison jlycosidique serait neacutecessaire) Jre f ra bull tio Je r

dicaux CH Je leau part ici erai t r le y-le E C - d autr-s

reacuteactions et eraii or censeacute ueje LIA Li lisat le - ia [reduction

daldeacutehyde rraionisue -iui deacutecroicirctrait e fonctic de la lorQuer

la chaicircre

Jre extrapolation ugrave 1 any lose condi t ugrave admet tre vc leffet bull-bull

condaire serait donc neacutegligeable Ceci cat en accord avec les reacuteshy

sultats obtenus sur lamidon irradieacute agrave leacutetat solide pour lequel

les concentrations agravealdeacutehyde malonique r augmentent pas aux forshy

tes humiditeacutes contrairement agrave ce que lon pourrait attendre de

1effet secondaire

Dans 1isomaltose les carbones 4 des deux cycles sont libres et

rien nempecircche quapregraves hydrolyse ils participent tous deux agrave la

formation daldeacutehyde malonique cest ce quon observe en effet

expeacuterimentalement

67

fig- 23 - Irradiation du glucose et de ses polymegraveres en milieu liquide agrave diffeacuterents pH

1 - glucose

2 - maltose

5 - maltotriose-

oi^h^-uirifmdash

te rr--t lti J u b i

i _a JOI-bull i bullbull l-it-hyis rraiori _bull = oer est ajouta -J volume

A_-ide d thiobarbiturique 072 g

Acide trichloracitique 1 y g

1^0 QSP 100 ml agrave 20degC

Arregravef chauffage agrave 6CdegC pendant 60 irn le meacutelarge est refroidi et

lu densiteacute optique agrave j32 rn est lue agrave laide dun spectrophoto-

mttre Optica CFt R

EVAPORATION DE LALDEHYDE MALOKIQUE

Laldeacutehyde malorique est seacutepareacute ainsi que tous les produits de

radiolyse volatils par evaporation sous vide agrave ^ucircdegC et piegeage

agrave -TS6degC (fig 26)

La solution est preacutealablement acidifieacutee par 2 ml HCL

- 69 -

qgSTALLISAilOi DU COMPLEXE

Le- -urj IP-XC ATB-AM r eacute c i i t e c o u s ic r rce -le p a i l l e t t e s d eacute c

^J^-L uprucirc i a c i d i f i c a t i o n (HCL lt m l e t r e f r o i d i s s e r c e r t -ie

bull-iorr a r j e - j r c ^ I i e s t e n s u i t e f i l t r eacute s u r v e r r e f r i t t e H C t

JHtfCKATUuiiAiiilE

J bullbull 2- bull bull bullbullbull bull i Uo- a o i i U icirc L O _oro i c r e

bull i a v bullbullbull 1 bullbull c e- f i non a r t i bull J I O ^ s e n t eacute l i - i n eacute e s

icirc-e a v-- bull 1- i e u i a -bull= gt r J e deacute - a r t a t i c

c u i -bull--- lt iy irp l e x t- bdquo o n t a_L xiquCC-r ^ ic-

bullie taille aj ro rieacuteo aux quantiteacutes agrave purifier Un lavage gt

i iric I AT5 te lCA ei egttc-G et diverc produits de raJic

Le Oi ugte ~Lt ensuite -JluC par u ir-eacute lange ea - ampiumltce

mdash mdash Par compteurs type GEIGER KULLER les solutions ( C C bull=

iz eacutevarcreacutees agrave laide ciun eacute iradicircaeur sur des coupelle i -

niriurr Ces d e m i Ore dont introduites dans lappareil e bullbull

tauje ett automatique

Par scintillation liquide Apregraves oxydation dans un four agrave catiy

le C0 marqueacute est recueilli dans pound0 ml du meacutelange suivant (fir bull

Pour un litre

220 mi dalcool meacutethylique (solvant)

330 ml de pheacutenyl-eacutethyl-amine (fixateur de C0 S)

fOO ml de toluegravene (scintillateur primaire)

7 g de Butyl PBD (scintillateur secondaire)

pu ml deau (solvant)

Lactiviteacute est mesureacutee par scintillateur liquide

PREPARATION DALDEHYDE MALONIQUE POUR ETUDE EN LUMIERE UV

Laldeacutehyde malonique teacutemoin est preacutepareacute par hydrolyse acide du bis-

dimeacutethylaceacutetal du commerce (10 ml de solution molaire dacetal

2 ml HCl concentreacute chauffage agrave 30degC pendant 60 mn) (fig 24 - 25)

- 70

fig Zh - Influence de la concentration en acide sur lhydrolyse du bis-dimeacutethyl aceacutetal de laldeacutehyde malonique (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique agrave 267 ira)

- 71 -

fig- 25 - Influence du temps de chauffage agrave 600 sur la formation daldeacutehyde malonique par hydrolyse acide du bis-dimeacutethyl-aceacutetal (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique

267 ara)

ro c IUgrave-U -iu bull c a lt-T ur e^ ^Oucircte-bullbull-- bull - UL Zul i o bull bull bull

To IOiit agtregraves chauffage i^^C agrave I ocirctuve ^ojjj^^i i h e a r e r

ADUIIIC -ii- x-^r

t i l e e s t oifLCicircueacutee j ^ r

a) lyoLhplusmnlXLnzij bull icirc- ^ e l a ^ e tie icjij de ] lii-oae e t do KBr

t J -lplusmnlirO JX ougt2rcs

- 73 -

DIFFERENTES FORMES CRISTALLINES DE GLUCOSE

Glucose du commerce (Prolabo) anhydre ou monohydrate

Sirop de glucose eacutevaporeacute sous vide (20 mrr Hg 30degC) agrave laide dun

rotavapor Biiumlchi ou dans un dessicateur en preacutesence de P_Ofl

Glucose lyophiliseacute agrave laide dun appareil Sogev type Subii-i

CHROMATOGRAPHIES GLC

Preacuteparation des deacuteriveacutes trimeacutethylsiJyleacutes Le sucre J5 mg) est

dissous dans 1 ml de N N dimethyl formamide qui a our proprieacuteteacute

nous lavons veacuterifieacute de conserver la configuratio anomerique La

silylation est reacutealiseacutee par 1 ml de N 0- bis-tri-ieacutethyl-silyl-

trifluoro-aceacutetamide O de trimeacutethyl chlorosila _e) Le deacuteriveacute obshy

tenu est susceptible decirctre chrouatographieacute en aase gazeuse

Chromatographie La chromatographie est effectue sur colonne SE 30

(2 m 18 de pouce) par eacutelution isotherme (c onne 200degC injecteur

250degC deacutetecteur 250degC) agrave laide dun chrom ographe F 30 Ferkin

Elmer

pH DIRRADIATION

lgtc TgtH -cyous sont nxeacutes par des tampon phospnate 05 M et les

pH extrecircmes sont obtenus par addition e soude ou dacide chlorhyshy

drique -

NOTA Le pH varie tregraves peu (lt 1 pIT en cours dirradiation dans

ces conditions

Vide primaire Coton de virra

Azote

liquide

(-1B0raquo Ciuml-

f

riuml 11

sp

l i Soj-ution U C - Glucose _ -

Agitateur bullbullgnetiqua

MEGE I I PIEGE 2

fig-26 - Meacutethode dextraction sous pression reacuteduite des deacuteriveacutes volatils scheacutema de principe

- TJ -

agrave Mlaquoraquoi|tugtl control (-were)

D D

f i g 28 - Meacutethode doxydation des composes marqueacutes ( intertechnique S A I l l bullcheacutema de principe)

- 76 -

CONCLUSION

Au cours de ce travail nous avons vu que laldeacutehyae malonique

Dcuvait ecirctre formeacute directement par irradiation du glucose sec ou par

1intermeacutediaire des radicaux de leau lorsque cette derniegravere eacutetait

preacutesente

Les meacutecanismes reacuteactionnels que nous avons proposeacutes ne sont sans

doute pas la traduction exacte de la reacutealiteacute mais ont lavantage decirctre

en accord avec les reacutesultats expeacuterimentaux

Leffet direct conduit agrave une production daldeacutehyde malonique proshy

portionnelle agrave la dose indeacutependante du deacutebit de dose de la temshy

peacuterature dans un vaste domaine de la preacutesence doxygegravene et de

leacutetat cristallin du glucose En revanche la teneur en eau et la

forme anomeacuterique du glucose jouent un rocircle important Par marquage

isotopique on a pu montrer que les deux extreacutemiteacutes de la moleacutecule

du glucose participent agrave la formation de laldeacutehyde malonique

Lextrapolation aux polymegraveres lineacuteaires (maltose maltotriose) met

en eacutevidence lindeacutependance du rendement de radiolyse vis-agrave-vis de

la liaison a 1 - 4 et permet de penser quil tend vers celui du

6 I ^ u i i c ugraveo110 i camelo te

Leffet indirect est lieacute agrave laction des radicaux OH de leau Il

se manifeste lorsque le glucose est irradieacute agrave leacutetat suffisamment

hydrateacute ou en solution Dans ce dernier cas et en accord avec la

theacuteorie geacuteneacuterale la concentration daldeacutehyde malonique est indeacute-

peacuteiiugravecujLt de la concentration en glucose dans une large mesure et

ne varie pas proportionnellement agrave la dose Loxygegravene est sans inshy

fluence notable mais on observe une forte activation aux pH eacuteleshy

veacutes Lutilisation de 1 4 C a permis dattribuer agrave lextreacutemiteacute aldeacute-

hydique du glucose lorigine de la plus grande partie de laldeacutehyde

malonique La polymeacuterisation du glucose par liaison 01-4 entraicircne

une diminution du rendement radiolytique Ainsi leffet indirect seshy

rait neacutegligeable dans lamylose

- 77 -

Il serait inteacuteressant pour continuer ce travail dextrapoler DX

polymegraveres plus eacuteleveacutes en utilisant divers polyholosides obtenu t ajregrave

hydrolyse meacutenageacutee de lamidon par chromatographie sur biogel jampr

exemple

Quoiquil en soit on a pu mettre en eacutevidence agrave propos de la forshy

mation daldeacutehyde malonique des diffeacuterences de comportement di rlucjo

vis-agrave-vis du rayonnement ionisant selon ou il est libre ou irccrrcr-icirc-

dans une chaicircne glycosidique Ceci incline agrave la prudence danc 1-JZ-J~

polation au polymegravere des reacutesultats trouveacutes sur un monomegravere

- 78 -

ANNEXE

Nous rappelons ici les uniteacutes utiliseacutees en radioactiviteacute et

nous indiquons leurs eacutequivalents biologiques geacuteneacuteralement fondeacutes

sur les effets que produisent les radiations ionisantes dans lorshy

ganisme

On trouvera les mesures pratiques fort bien deacutecrites dans la

thegravese de Monsieur Jean MORRE deacutejagrave citeacute

- 79 -

UNITE DACTIVITE

Le curie (Ci) Le curie caracteacuterise la source eacutemettrice

La masse de radioeacuteleacutement pour une activiteacute de 1 curie est tregraves

variable

mdash 3 tonnes duraniur 3S

mdash 09 rg de cobalt 60

mdash ^3 microgrammes dor 198-

Ceacutetait dabord lactiviteacute de 1 gramme de radium- Officiellement

cest la quantiteacute de tout radioeacuteleacutement dans lequel le nombre de

deacutesinteacutegrations est de

37 x 1 0 1 0 par seconde

Lactiviteacute massique ou speacutecifique est lactiviteacute par uniteacute de

masse dune substance consideacutereacutee Elle sexprime en curiegramme

ou en ses sous-multiples

UKITE DEXPOSITION OU DE DOSE EMISE

Le roentgen (R) Il caracteacuterise un faisceau de rayons X par ionisation

provoqueacutee dans 1air

On mesure ici la charge eacutelectrique transporteacutee

1 R = 2083 x 10 9 paires dions par croa dair

1 R = 16 x 101 paires dions pa granirc d air

1 R = t Ues cm3 dair = 770 Ues gramme dair

1 R = 677 r 10 e MeVcm3 dair standard

1 R = 0838 rad

1 R = 524 x 10 7 MeVg d a i r = 52 x 1 0 1 3 eVg d a i r

1 R = 0107 ergcm 3 d a i r = 869 e rg g d a i r

1 R = 93 e r g g d eau ou de t i s s u s v i v a n t s

- 80 -

UNITE DE DOSE ABSORBEE

Le rad Internatic nalement 09^3) raquo c est luniteacute de dose absorbeacutee-

Elle est fonction des caracteacuteristiques du champ de radiation o~

point consideacutereacute et de la composition eacuteleacutementaire do la natiegraverishy

en ce point

Elle est eacutegale agrave une eacutenergie diviseacutee r-ar une ira se

Indeacutependamment du temps passeacute agrave ceacuteder leacutenergie

1 rad = 100 t g de matiegravere quelconque irradieacutee

s 01 joule par kilogramme

La valeur du rad est sensiblement eacutegale agrave leacutenergie libss-bull- bull_--

de leau (ou des tissus mous irradieacutes) par an faisceau io r-yz X

tel que lexposition soit de roentgen

On peut se servir du rad avec des rayons X gamma neutre bull-bull-

trons protons

Remarques A une exposition de 1 roentgen correspond ure dose

absoijeacutee de

mdash 0869 rad dans lair

mdash 09S rad dans les tissus mous

mdash 08 agrave 097 rad dans leau pour des rayonnement

deacutenergie comprise entre 10 keV et 3 HeV

Si une chambre dionisation a donneacute pour des photons deacutenergie

infeacuterieure agrave 3 WeV agrave un certain endroit dans lair une exshy

position de 1 roentgen le corps humain agrave la mecircrce place receshy

vrait 096 rad

ME5DRES BIOLOGIQUES

Le LET (Linear Energy Transfert) 1 keVmicron deacutecrit leacutenergie

deacutepenseacutee drns les tissus en fonction de la longueur du parcours

LEBR (Efficaciteacute Biologique Relative) = I rayon X de 250 keV

dionisation speacutecifique de 100 paires dions par micron deau ou

de tissue Cest une ionisation speacutecifique-

- 81 -

Le REM (Radiological Equivalent Man) = effet biologique ducirc agrave

labsorption de 1 roentgen de rayons X ou gamma

Un rem = 1 rad X EBR

= EBR e rSEcirc d e tissus

Mesure indispensable agrave leacutetude de certains paramegravetres telles la

radiosensibiliteacute cer luniteacute pratique utiliseacutee pour les vashy

leurs de radiorrotec t _-i

Si lon connaicirct la dose absorbeacutee on peut passer acirc la notion

deacutequivalent de ucirczr2 en pondeacuterant la valeur trouveacutee par un facteur

exprimant le risque relatif correspondant agrave la qualiteacute du rayonshy

nement

Cest le facteur de qualiteacute FQ relieacute agrave la densiteacute des pheacutenomegravenes

eacuteleacutementaires dionisation et dexcitation au voisinage du parcours

de la particule chargeacutee

REM = RAD X FQ

Le rem correspond au risque encouru par un organisme huma_n ayant

reccedilu une dose de 1 rad de rayons X ou gamma

PRINCIPALES VALEURS DE FQ

Rayonnements FQ

X gamma 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale gt 003 HeV 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale lt 003 MeV 17

Neutrons thermiques 3

Particules infinies naturelles protons de faible eacutenergie neutrons rapides 20

Noyaux lourds de recul fragment de fission 20

Une personne soumise pendant un an agrave un flux de neutrons thermishy

ques de 700 Ncm asec recevrait un eacutequivalent de dose de 5 rem

laquelle est la dose annuelle maximale admissible fixeacutee pour la

cateacutegorie de travailleurs dits directement affecteacutes agrave des trashy

vaux sous rayonnements

- 82 -

Le rem est leffet biologique de 12 g de radi-m 226 agrave un megravetre

pour les tissus exposeacutes pendant une heure

Outre la quantiteacute deacutenergie ceacutedeacutee agrave la matiegravere irradieacutee il faut

tenir compte aussi du temps neacutecessaire pour deacutelivrer cette eacutenershy

gie

Une mecircme dose provoque des effets moins graves si elle est eacutetaleacutee

dans le temps Si le temps est suffisamment long une dose mecircme

importante narrive jamais agrave provoquer des effets dits seuils

Les normes de seacutecuriteacute (ou) doses maximales admissibles sont resshy

pecteacutees si lon calcule agrave lavance le temps de travail maximal

en preacutesence du rayonnement

En prenant lheure comme uniteacute de temps on aura

mdash deacutebit dexposition = en Rh

mdash deacutebit de dose absorbeacutee = en radh

mdash deacutebit deacutequivalent de dose = en remh

EFFETS SUR LORGANISME DEFINITIONS DES LOUES

Dose Maximum Admissible cest la dose totale de radiation reccedilue par

un individu et jugeacutee incapable de causer des troubles appreacuteciables

au cours de lexistence Elle varie sil sagit de la seacutecuriteacute inshy

dividuelle dune petite ou dune large fraction de la population

Concentration Maximum Admissible Elle repreacutesente la concentration de

chaque radioeacuteleacutement dans leau et dans lair qui apregraves obtention

dun eacutetat deacutequilibre dans le corps de lindividu qui la ingeacutereacutee

ne donne pas une irradiation corporelle totale deacutepassant une vashy

leur de 03 rem par semaine dans lorgane critique (organe le plus

sensible agrave ce radioeacuteleacutement)

- 83 -

Officiellement la CMA dun radionucleide est lactiviteacute volumique

de ce radionucleide dans lair inhaleacute c dans leau de boisson

qui pour une inhalation ou une ingr -ion exclusive et continue

entraicircne leacutequivalent de dose maxi al admissible au niveau de

lorgane critique lorsque leacutequilibre est atteint ou apregraves cinshy

quante ans dans le cas de radioeacuteleacutements agrave peacuteriode effective longue

Leacutequivalent de dose est deacutefini pour les besoins de la protection

Cest le produit de la dose absorbeacutee par le facteur de qualiteacute

le facteur de distribution de dose et dautres facteurs adeacutequats

bull C H mdash C H -I I

UN Off

- C - C H -I I

OHOH

H C - C H - C H mdash C H -I I I I OHOH OH OH

CHmdashCH-CHmdashCHmdash i I I I bull OH OH OH OH

bullCHmdashCHmdashCHmdash OH- CHmdashCHmdashCHmdashCII- CHmdashCH=CHmdash 0 - + 1

bullC-

1 1 raquo II 1 1 II OH OH 0 O- OH O

Meacutecanisme proposeacute par H SCHERZ

iIV3~SITS LE E2CIT t 3 C C r i l

HT ESS SCIZICSS

U K - A S 3 E L L 3 H I

- bull bull -23 _ _ D E _ _ 3 A _ -icirc_sos

agrave 5- ^ ~ VF

Le Vico-yreacutesident de lUniversiteacute

Universiteacute de Droit dEacuteconomie et des Sciences

A I X - M A R S E I L L E III H - DUSSARDIc2

FACULTEacute des SCIENCES et TECHNIQUES 1raquo SAINT-JEROME Rue Henri Poincar 13397 MARSEILLE CEOEX 4

81raquo -

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Imprimeacute par le Bureau de Documentation

CENCADARACi1E

Page 6: ETUDE DE LA FORMATION DE L'ALDEHYDE MALONIQUE AU COURS DE

Cependant ci lamidon est un aliment simple cect

chimique complexe Il sagit dun poly (anhydre ^-C glucampryrari

D giucopyranose) brancheacute en 1-C de poids -noleacute-culaire eacuteloveacute bull

deacutefini et dont la longueur de chaicircne et le nombre de hramprTIumlo-e

pendent de la nature de la ceacutereacuteale et dans ie cas d rr- iumls do

rieacuteteacute du degreacute de maturation du grain du moae d extraction o

11 est apparu neacutecessaire deacutetudier ce meacutecanisme dampbcrd r lo

le glucose ruu dextrapoler aux dimegraveres (rraltG o ijoro co

biose) au trimeacutere (rraitotricso ) r uis en fir bull i arri -

Cest le sujet du travail exposeacute ici

- J -

PRINCIPES

- isz RAIAIICQ ICMSAMKG

Lei v---i t ic- cCv JNi -ie peacuteriode gt3 ars correspond -i 1 C- rz i mdash

- bullbull iri JV I-i = iocircrercie OjiOy MeV pratianerent absorbeacutees rucircr bull

-re c io hot or J - C-ie-rj-ie ijy ct gt 7 MeV Rappelons que

i icircc -obait C-TC dars tout 1 bull espace 2x3 7 bull Q 1 deg photons d -Line t uis-

e t --ale i2 0 milliwatt Lea aouives employeacutees (12 000 et 2 000

s- bull crs bullbull DS estais orrojcrieit -ioC 1 aec L uiasarcec do

crre-err se -C et agraveC wattlaquo

Leacutenergie est absorbeacutee celer trois processus geacuteneacuteralement doshy

ts en terrres de probabiliteacute dinteraction dun photon incident avec

atorre Leur irrLpcrtance relative varie avec leacutenergie du the tor et

numeacutero iv-ie Z des atones composant le milieu irradieacute (fig )

Leffet photoeacutelectrique correspond agrave labsorption totale du photon

incident par le nuage eacutelectronique de latome rencontreacute provoquant

leacutejection dun eacutelectron animeacute alors dune eacutenergie eacutegale agrave celle

du photon diminueacutee de leacutenergie de liaison de leacutelectron Il est

preacutepondeacuterant dans les milieux agrave numeacutero atomique eacuteleveacute irradieacutes

avec des photons de faible eacutenergie (E lt 05 MeV)

Leffet Compton traduit leacutemission dun eacutelectron et dun photon seshy

condaire dans le cas ougrave leacutenergie de liaison eacutelectron-noyau est neacuteshy

gligeable devant celle qui anime la particule incidente Il est preacuteshy

dominant dans les milieux agrave numeacutero atomique faible irradieacutes avec

des photons deacutenergie intermeacutediaire

Leffet de Paire conduit enfin agrave la mateacuterialisation du photon par

creacuteation dun eacutelectron et dun positon

EFFET DE MATERIALISTIC

ffET COMPICN

hs

fig1 - Repreacutesentation graphique des divers effets en fonction de leacutenergie des photons incidents et du numeacutero atomique z du milieu irradieacute

- 6 -

Cette conversion deacutenergie en masse neacutecessite une eacutenergie deux fois

supeacuterieure agrave celle associeacutee agrave un eacutelectron (MCT = 05 KeV) Il

r est artiiuerert observeacute que dans les ni lieux agrave numeacutero atomique

eacuteleveacute irradieacutes avec dej photons deacutenergie supeacuterieure i 10 Ne V

C est leffet Corto lui est preacutedominant au cours de 1 irradi a-

tic bull_bull s aiirerts constitueacutes essentiellement d oxygegravere d arote de

jaL-ro et d Vvagraverzccedilc-ye composeacutes i numeacutero atomique faible Le rayoiumliicircc-

rert agrave b degCo dont leacutenergie 133 et 11 HeV est tregraves nettement infeacuteshy

rieure au seuil deacutenergie dactivation voisin de 10 MeV nentraicircne

jamais de radioactiviteacute induite Son action consiste agrave arracher d^r

eacutelectrons au milieu et = porter certains atones da de eacutetats ex-iteacutes

Lorsque leacutenergie dexcitation deacutepasse certaines limites - bull bull lt -

ture des liaisons covaientes entre let atomes et formation ni

libres Ceux-ci eacutevoluent ensuite pour donner des produite laquot-ub c

sort les produits de radiolyse Cest leacutetude de cette derniegravere eacutetape

vui est entreprise ici dans le cas de laldeacutehyde maionique

II - USITSS DOSIMETRIC

Tous les effets produits par les radiations ionisantes nui sont

susceptibles decirctre mesureacutes quantitativement peuvent ecirctre la base dune

rreacute tho de dos ineacute t ri que -

La mesure de lionisation de lair a eacuteteacute utiliseacutee pour la deacutefishy

nition de leacutenergie eacutemise Le roentgen est la quantiteacute de rayons X ou y

telle que leacutemission de particules qui lui est- iszzzilc dans 0001293 g

daii jjruvoque plusmne transport de 1 Ues deacutelectriciteacute de signe quelshy

conque 1352 ou la formation de 29-109 paires dions par cm 3 dair sec

Cependant toute leacutenergie traversant un milieu nest pas absorshy

beacutee et de plus il nest pas possible de mesurer lionisation produite

dans un solide Ainsi on a deacutefini luniteacute de relation absorbeacutee le

rad qui correspond agrave la dissipation de 100 ergs ou 2k 10~ 6 calories

dans un gramme de natiegravere [36] Dautres uniteacutes ont eacuteteacute creacuteeacutees (Rep

Re-m) elles sont fondeacutees sur limportance de leffet produit dans le

milieu reacutecepteur en biologie cela correspond agrave leffet destructeur

En annexe on preacutesentera quelques exemples deffets sur lorganisme afin

- 7 -

dillustrer les moyens de protection indispensables lorsouon manipule

des eacuteleacutenents radioactifs Les principales uniteacutes seront rappeleacutees sur

un tableau Nous utiliserons le rad canuse uniteacute de dose ainsi que sec

multiples krad = 10rad 1 Hrad = 10 rad Une mecircme dose pouvant ecirctre

distribueacutee plus ou moins rapidement la notion de deacutebit de dose traduit

1eacutenergie absorbeacutee par uniteacute de temps Il est proportionnel agrave la puisshy

sance de la source utiliseacutee et varie en fonction inverse du carreacute deshy

lagrave distance qui seacutepare la source de leacutechantillon

La mesure de leacutenergie absorbeacutee nest pas effectueacutee calorirrieacutetri-

queaert en raison des faibles quantiteacutes de chaleur deacutegageacutees rais gracircce

icircraquo une reacuteaction radiochimique particuliegravere la conversion de Fe en

-0 krad- Loj icsej sjiumleacuterieures sont mesureacutees par extrapolation

bullV - C mdash raquo laquos bull H0 bull laquo bull 0

Fe f OH -Fe+1 + OK

F e + + + H0= m~ Fe bull H0 2

OH + H + raquo- HjO

H0~ + H raquo- HJOJ

III - DOSAGE PS LALDEHYDE MALONIQOE

La meacutethode faisant intervenir lacide thiobarbiturique nous est

apparue la plus satisfaisante

Laldeacutehyde malonique (AH) peut ecirctre doseacute par colorimeacutetrie [33]

en utilisant sa proprieacuteteacute agrave reacuteagir sur le malonylthioureacutee ou acide 2

thiobarbiturique (ATB) en ailieu trichloracctiqu^ pour donner un complexe

absorbant agrave 532 n-m (fig- 2 )

- 8 -

1 _

DO

I

v_ 4 9 0 532 Longueur

donde nm

fig 2 Spectre dTabsorption en lumiegravere visible du complexe Aldeacutehyde maIonique Acide thicircobarbiturique

- 9 -

LAT^b se p reacutesen te sous t r o i s formes tautomegravercs

O OH

HsL --OH

O HjJ-^X-H

Selon Percheron [raquoQ] laldeacutehyde malonique reacuteagit sous sa forme eacuteno-

lique CHO - CH = CHOH pour conduire au composeacute suivant L ^ ]

9 ^ N-^CH CH CH^S

En revanche Mesnard et Devaux [2] proposent une aut^p formule

CHOH QH ^H OH

HSW k sK Js H ^O^ ^ O

Nous ne nous sommes pas attacheacute agrave deacuteterminer la structure exacte du

complexe mais nous avons veacuterifie quil se formait effectivement que

lon utilise laldeacutehyde malonique du commerce laquou bien laldeacutehyde ma-

lonique de deacutegradation du glucose- Par ailleurs on a montreacute que deux

moleacutecules dATB reacuteagissaient avec une moleacutecule daldeacutehyde malonique

ce que nous avons veacuterifieacute par gravimeacutetrie

Le produit de la reacuteaction est un pigment rouge speacutecifique son

spectre visible nous lavons dit preacutesente un maximum dabsorption

optique agrave 532 nra ainsi quun eacutepaulement agrave h$Q nm Dans les conditions

utiliseacutees la reacuteaction est complegravete avec 2 ml de reacuteactif (fig- 3)i

apregraves 30 minutes de chauffage agrave 60degC Elle nest pas ou peu perturshy

beacutee par la preacutesence de glucose en concentration molaire (fig 4) La

densiteacute optique agrave 532 nm est proportionnelle agrave la concentration inishy

tiale daldeacutehyde malonique

Dans une solution inconnue la teneur est mesureacutee par comparaishy

son avec une courbe de reacutefeacuterence (fig 5)bull

fig 5 - Influence du volume de reacuteactif (ml) neacutecessaire pour doser 2 ml dune solution 10 - s daldeacutehyde raalonique Volume total constant (h ml)

laquoM CO m

o ci

1

s

1

s

30 60 Temps de reaction mn

fig4 - Influence du temps de chauffage agrave 60C sur la reacuteaction Aldeacutehyde malonique - acide tbiobarbiturique

bull en labsence de glucose bull en preacutesence de glucose (molaire)

fig 5 ~ Variations de la densiteacute optique agrave 532 nm en fonctiua de la concenshytration initiale en aldeacutehyde malonique

- 13 -

Le coefficient dextinction moleacuteculaire e agrave 5J2 nm est tregraves

eacuteleveacute (56 10amp m - 1 cm - 1) Lee quantiteacutes mesureacutees pourront ecirctre tregraves

faibles ce qui est dailleurs le cas dans le glucose iiradieacute (de

lordre du Mgg)

IV - ISOLEMENT ET PURIFICATION DU COMPLEXE

En raison des tregraves faibles quantiteacutes daldeacutehyde malonique preacuteshy

sentes dans le glucose irradieacute cette eacutetape dans notre travail a deshy

mandeacute une mise au point particuliegravere

Laldeacutehyde malonique est seacutepareacute par evaporation sous pression

reacuteduite puis condenseacute dans un piegravege agrave azote liquide Le complexe est

ensuite formeacute par action de 1A1B et est purifieacute soit par cristallishy

sation soit par chromatographic sur colonne de cellulose Les technishy

ques opeacuteratoires sont deacutecrites dans le dernier chapitre

V - INDICATEURS NUCLEAIRES

Leacutetudedu meacutecanisme de radiolyse a eacuteteacute effectueacutee en utilisant

lisotope l 4 C introduit seacutelectivement en position 1 ou en position 6

La fraction de moleacutecule ainsi singulariseacutee peut ecirctre mise en eacutevidence

dans laldeacutehyde malonique purifieacute On pourra suivre ainsi le devenir

des atomes de carbone du glucose

Le glucose 1C 1 est preacutepareacute au laboratoire des radioeacuteleacutements par

action du cyanure de sodium Na - 1 4C s N sur le D arabinose le glucose 1 4 C 6 est obtenu agrave partir de cyanure de potassium K - 1 4 C = N sur lal-

do 5 0 (1-2) isopropylidegravene D xylofuranose

Le l e est eacutemetteur de rayons P peu

eacutenergeacutetiques facilement ralentis par

la matiegravere

Deux techniques de comptage ont eacuteteacute

utiliseacutees

le fortes activiteacute-

ou ctto-iej ave bull le (

-i fi o de lcrdre de --ra ltbullbull bull bull

bull c irraiieacute o y-lu t io let- CciarM )

le L- a l rriir en eacuteteacute neu1 bull

La --J bull bullltbull bull deacute te Leur ct aicr^

de ratire la r-j en-- iu i- bullbull te-jr rest pi s rroorcrro 0

la _aiteacute deacutercjeacutee (fi lt-bull)bull -cue avorc utiliseacute acirciis ce c a le

courtage or ucintiiiatio liquide Ici leacutererrie de radiatic-r S

r es t ccedilaj eacuteiTise dans 1 eipa-e v - rs L r de lecteur mais trans f eacute r-icirce

ar ienisatic - un olvait jcintillaieur rinaire qui retourne ~lt

leacutetat forianental er eacutenettat uu -uartur de iurriegravere ex-itart agrave

i tour un solvant scintillateur secondaire Les rnotons ue proshy

duit ce dernier en revenant agrave son eacutetat fondamental arrachent des

eacutelectrons agrave une rhotocathode creacuteant une impulsion electric- qui

est ensuite amplifieacutee- La r_reseree ugrave un corps absorbant une- grande

partie des photons lumineux se traduit par une diminution consideacuteshy

rable du rendement de comptage (fig ) Cest le cas du complexe

de laldeacutehyde naloniaue avec lATB Afin de supprimer cet effet de

quenching on brucircle les eacutechantillons radioactifs dans un four

sous courant doxygegravene Le gas carbonique 1 4 C 0 _ raquo=t piege ^laquor xa

rheacuteyiuml^i5thylaiAcircne et le carbamate incolore ainsi formeacute peut ecirctre

traiteacute directement en scintillation liquide

4 C Les activiteacutes speacutecifiques As = sont exprimeacutees

4 C + l S C i a C dans l e s deux types d expeacuter iences en nombre d impuls ions par mole e t

par dix minutes-

fig 6 Influence de le quantiteacute duiiumle solution 10 M daldeacutehyde malonique eacutevaporeacutee sur le rendement de comptage dun appareil GM

- 16 -

o 05 rng de matiegravere froide ajouteacutee

fig 7 - Diminution du rendement de deacutetection en scintillation liquida en fonction de la quantiteacute de complexe color non radioactif ajouteacute agrave la solution

Mais le fait dintroduire un marqueur radioactif dans u

-icircgt- L-icirct-gtTo ire radiolyse interne qui sajoute agrave celle rov

irradie tiu Ceci rous aregravere donc agrave faire une correction ^ bull

ltbull a- ti vite eacuterif i-e cor res oidart agrave la seule irradiation cz

NY-u a bullbullbullbull- ai srd Tx-ur i aldeacutehyde calonique provenant de la

Jicije u- ~amp-re ex teacute rieure - loue avorr ensuite mesureacute laldocirc

-rirjo total la difference CJS done laldeacutehyde produit ar

j- o cxti-rrc- ojle Cclt activiteacutes sccedileacutecifi--es sont rarpcrtO--

a- k-l-o J e deacute art

I _ MISS EN EVIDENTE DE LALDEHYDE KAgraveLC-IQUE DAiiS LE bullbulliLIXOSE

IRRADIE DEFIITIC- DEQ SSLX EFFETS DE RAiI0LIuml3E

_e Rf de rci^raticn Jr euii iideg do jiiico doc ^om lox^j OL tbull-

bullbull partir du glucose irradieacute ot ie laldeacutehyde maloi ue teme-i ot

E cur re de rar sa forme eacuteioiiie laldeacutehyde raicirc oriie ab~

crce e lumiegravere violette [5^]- Le r ax i mur d abc or tier 01 milieu bashy

sique e iue = 2c m ( roeiTirieri d exi tion moleacuteculaire

27 0 ~ cm - 1 j et agrave 2HH r~ cr mille aide Le spectre Itruviclet

du glucose bullrrayieacute preacutesente les mecircmes caracteacuteristiques (fig- 9) raquo alors

que le glucose teacutemoin nabsorbe pas dans cette reacutegion

Ces reacutesultats montrent ue laldeacutehyde rralcniqije cet iriicc-ta-

blemert preacutesent dans le glucose irradieacute Pour les eacutetudes quantitatives

nous avons utiliseacute la mesure de labsorption agrave 532 nn du complexe ATB

meacutethode simple et reproductible

Les reacuteactions de radiolyse peuvent ecirctre initieacutees de deux faccedilons

Soit directement par distribution de 1 pijic agrave la moleacutecule elie-

i-ecircme (cest leffet direct encore appeleacute primaire) soit indirectement

par la formation agrave partir de leau de radicaux hautement reacuteactifs qui

agissent ensuite sur la moleacutecule de soluteacute (cest leffet indirect enshy

core appeleacute secondaire) La teneur en eau de lamidon industriel eacutetant

relativement eacuteleve (13 ) les deux effets doivent se superposer au

cours de lirradiation f est la raison pour laquelle nous avons eacutetushy

dieacute le meacutecanisme de formation de laldeacutehyde malonique dans le glucose

irradieacute sec ou en solution

100

30

60

40

20

i i | i i i I | i i

50

I II I I

i H laquo

150 2 0 0

i l

250 3 0 0

fig 8 Spectre de masse du complexe aldeacutehyde alouiquo icide Uiioharbitiri

Speotromegravetre ugravee masse L KB 9 000 Ocirc entreacutee direct T^ - - -itO0

ig 9 - Spectre UV du glucose irradieacute 1 - traceacute en milieu acide 2 - traceacute en milieu basique

KIVLfc JE I tKFE PfclKAcirclki

I --bull i-re C gt 0 e rroies dald--hy ie ^

(-IiiCoucirc ltt jar ireacuteccedilarad

Influence de la nature du Kaz

Le rerderent radiolytique en aldeacutehyde ra

ugraveart de la nature de latmosphegravere dans 1

glucose en cours d i rradiat ion En part i

doxygegravene n est pas neacutecessaire agrave la reacuteac

- Influence de la tempeacuterature

On nobserve pas de variations dimportance ro

tempeacuterature dirradiation dans le domaine 0degC

vancicircie au-dessous de 0degC la teneur en aldeacutehyt

plus faible comme elle lest dailleurs pour

tie des produits de radiolyse de lamidon Il bull

dans ces conditions les radicaux libres former

moleacutecule de glucose se recombinent rapidement

glucose rad -raquo-B + H recombinaiscn

T 2 50 750 125 0 Dose krad

fig 10 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde raaloiique

y^- Premiegravere seacuterie de mesures bull Deuxiegraveme seacuterie de mesures

Apregraves irradiation le glucose est dissous en concentration molaire dans de leau distilleacutee

Temp uc +00

fifjll - Influence de la tempeacuterature d malonique radioformee

bullPremiere sirie de mesures bullDeuxiegraveme ceacuterie de mesures

irradiation sur la quantiteacute daldeacutehyde

i COC L- vla _ i W

bull-bull gt - - - U - U L i bull lt

bull bull bull - bull bull _ bull bull bull c r i o y -

-aitre iuml a u t a i t i l - i inu c r t a r t e

bull- v o v - i i r- - bull - -OJ-

L ara y x gte c bull re 3i t

i V----- r e Lrv- ij a bull_bullbull-

= -irT i v ie laquoa t i t v bull- -iv J pound -bull JCI1 e r a d i o f c r r v 5 - en

_ e t (bull - r pound oa - - - o- bullbull -o i or a r n b l e e = e e l --c

a - i i ^ ] - ampl -poundbullbulllaquo OLVOL rof i - t -o r a u c-noJIcirc t i o r J e deix

bull aa- - - t - c -

- -1 bull -e - e bull r eacute cdV-rac a j x j u M e Jiuniiii tC- a t t r i -

iil v agrave bullbull t a b i i ^oi-e t i e ia i - v hyror--i- e t re I C J h y d r o -

1 bull- i-j co u t -ox Je e a u CC-J l i a i s o n s r - e r n e t t r a i e n t

AIU j a r t l e t r a f e - t ci eacute no r e i t le 3 i r o l e ^ u i e s a c t i v eacute e s agrave l e a u

t_ r icirc amp i t r e j a r t une p a r t i e de l eacute r e r r i e r e ccedil u e s e r a i t a b n o r b eacute e

r l u ^ r r Jr tur ir

ltt r a n s f e r t agrave l e a u

r a d i o l y s e

rjj-t bullbull_bull agrave e s l i a i s o n s h y d r o g egrave n e

I ig12 - Influence de deux mois de conservation de glucose irradieacute sur le spectre en lumiegravere visibleapregraves reacuteaction avec lATB 1 - Tempeacuterature de conservation + 30degC 2 - Tempeacuterature de conservation 0degC 3 - Tempeacuterature de conservation - 40degC

DO

53

2

f

05 laquo

03- ^y

01-

1 10

1 3 0

H u m i d i t eacute (

fig-13 ~ Influence de lhumiditeacute du glucose sur la quantiteacute daldeacutehyde maIonique radioformeacutee

- 27 -

Les radicaux de leau pourraient eacutegalement particix-er agrave leffet

protecteur en donnant par recombinaison le glucose de deacutepart ou

on modifiant 1 eacutevolution des radicaux mis en jeu laquoans la formashy

tion de laldeacutehyde- Cot aspect sera eacutetudieacute ulteacuterieurement avec

le rocircle des OH-

mdash U effet activateur preacutepondeacuterant aux teneurs en eau eacuteleveacuteer

correspondant agrave ce que lon deacutesigne par effet secondaire et at-

trifcuable aux radicaux de leau hautement reacuteactifs

radiation V glucose raquobull aldeacutehyde nalonique + autres produits de radiolyse

[radicaux intermeacutediairesmdashaldeacutehyde malonique + autres produits de radiolyse

f - Influence des piegraveges agrave radicaux libres

Laddition de K Br supprime les radicaux OH de leau formeacutes en

cours dirradiation La teneur en aldeacutehyde malonique est alors

constante pour des teneurs en eau comprises entre 0 et 75

g - Influence de la structure cristalline du glucose

La structure cristalline du glucose irradieacute contrairement agrave ce

qui a eacuteteacute observeacute avec laciditeacute radioformeacutee Q53]ina pas dinflushy

ence sur la quantiteacute daldeacutehyde obtenue On peut penser que les

diffeacuterences observeacutees entre les formes anomecircres du glucose ou eacuteii-

tre les divers sucres isomegraveres lorsquon effectue les irradiations

agrave leacutetat solide sont effectivement dues agrave la steacutereacuteochimie relative

des groupements hydroxyle

h - Influence de la configuration anomeacuterique du glucose (fig 14-)

A leacutetat solide le glucose 3 conduit agrave un rendement radiolytique

16 fois supeacuterieur agrave celui du glucose commercial qui est constitueacute

principalement de forme a comme nous lavons veacuterifieacute par chromatoshy

graphic en phase gazeuse des deacuteriveacutes trimeacutetfaylsilyleacutes

532 Longueur donde nm

^ i n uo-nerl re ri- o - r u ie arit-- -i a iagraveocirchyie na loni rv i i iofcrraeacute

t i^coo 0

^

CH2OH

tfUgrave Cs-^mdasho

r ~- L CHOH

HO^C 3 amp H OH

D-G111CQSE

CHOH CH2OH

anomfere (3 bull X _4Bnm_ere o-

Mar Liair-2 isotopiques

Cec cxjl-rierces nous ont conduit agrave travailler dans des corciii-

ii re ot pas rigoureusement anhydres puisque les composeacutes -

-- - o-i livreacutee er solution aqueuse Mais avec 10 dhuiriditv

-i ours lapparence physique dune poudre et la figjre S bull

ratre ue le rocircle de ces 10 est faible sur les proportion

jeacutehyde malonique radioformeacute

le coiution de glucose marqueacute (Cj ou C s ) est incorporeacutee de fa-

] lus homogegravene possible agrave du glucose froid anhydre la teneur

eau finale est de 10 le meacutelange est ensuite irradieacute agrave 0 Er-

Apregraves dissolution distillation sous vide et purification par v-

tnatographie du complexe avec lATB les concentrations en aldeacutehv

ma]onique sont mesureacutees en moleslitre par colorimeacutetrie (D0- gt

du complexe ATB) en se reacutefeacuterant agrave une courbe eacutetalon les activit

deacutetermineacutees par scintillation sont exprimeacutees en coups par 10 m

al de solution Capregraves deacuteduction du bruit de fond)

- 30 -

[As (malon)l As (glu) J A

nb coups Lactiviteacute speacutecifique As Crnalon) = des eacutechantillons

nb de moles est pratiquement constante au cours des trois derniegraveres opeacuterations

le complexe eit donc suffisamment purifieacute-

Or deacutetermine eacutegalement lactiviteacute speacutecifique As (gluj du glucose A devrait repreacutesenter la fraction dal-

JA deacutehyde malonique provenant de lextreacutemiteacute du glucose marqueacute (1 ou 6)

Cependant nous lavons vu le glucose est le siegravege dune radiolyse

i terne par les particules de lisotope radioactif- De laldeacutehyde

malonique marqueacute est susceptible decirctre produit en quantiteacutes daushy

tant plus importantes que le stockage avant irradiation a eacuteteacute plus

long Il ne perturbe pas de faccedilon appreacuteciable la densiteacute optique

agrave 532 n-m- (le glucose marqueacute est en quantiteacute neacutegligeable) mais

augmente lactiviteacute et par suite lactiviteacute speacutecifique

Afin de calculer le terme correctif du glucose marqueacute est ajouteacute

agrave du glucose froid deacutejagrave irradieacute dans les mecircmes proportions et les

mecircmes conditions que preacuteceacutedemment Laldeacutehyde malonique radioforme

non marqueacute est utiliseacute ici comme entraicircneur et on mesure lactishy

viteacute speacutecifique du complexe purifieacute que lon rapporte toujours agrave

celle du glucose pour tenir compte des fluctuations de marquage

|As (malon)|

[ AE (glu) J = B B

bull Cest en fait la diffeacuterence A - B qui repreacutesente la fraction dalshy

deacutehyde malonique formeacute par irradiation provenant de lextreacutemiteacute

eacutetudieacutee de la moleacutecule de glucose

Les reacutesultats sont rapporteacutes dans les tableaux 1 et 2

On peut en conclure que lorsque le glucose est irradieacute agrave 3 eacutetat soshy

lide agrave la teneur en eau de TO semblable agrave celle de lamidon inshy

dustriel 23 de laldeacutehyde malonique sont issus de lextreacutemiteacute alshy

coolique et 13 de lextreacutemiteacute aldeacutehydique- Aux erreurs dexpeacuteshy

rience pregraves la somme des fractions corrigeacutees est eacutegale agrave 1

Tableau ndeg 1

Glucose J C B

Teacutemoi El rradieacute

Chrolaquoatograpnie Ndeg 1 2 3 i 5 1 P 3 k 5

Concentration de leacuteluat 365 k8 bulla 237 86 155 6 81 15 x 10 mml

1er comptage corrigeacute 597 596 5gt2 258 31it 5668 2336 3152 4950 coups10 m

2egraveme comptage corrigeacute 599 ^95 53 223 30H 5658 2259 2758 52t3 coups10 mn

Activiteacute speacutecifique 1 16 12ltt 12 111 362 365 389 389 328 x 10- coupe10 mnm

Activiteacute speacutecifique 2 161 103 12 9ltt 350 365 376 3raquo0 ii 9 x 1C- coups10 mnm

Rendement total 60 33 7 E 53 20 10 E

IV ne ugravet J ^rrcc lion

ionibrc do ^oupjiO mn tour 0 rj iicoce Jo deacutepart

A c t i v i t eacute opocircciiiiue on coupunio Lev 0 ru du ^lucoiio -k iucircparl -

A c t i v i t eacute speacutec i f ique moyenne do 1 a Lileacutehy malonique p u r i f i eacute (coupanolc 10 mu) raquo t o 9

Propor t ion As mal or

AJ g l u

l-ro

Ai rrjaJu

riv

Giucoije i-C

I r r a d i eacute

Chromatographie Ndeg 1 1

2 3 lt

Concentration de leluatl 118 95 91 pound60 IS1- 1 Iuml 50 bull

1er comptage corrigeacute

2vvfi -yr-iit--

ActiviU- C- i fi

Rendement l rtaj

Terme de correction - V7fclt-

Nombre de coups10 mn pour 01 ce de gluc ose de deacutepart 9 600

Activiteacute speacutecifique en coupsmole10 mn du glucose de deacutepart 21109

Activiteacute speacutecifique moyenne de laldeacutehyde malonique purifieacute Ccoupsmolo10 mn) 45109

As malon Proportion mdash raquo 214 As glu

Proportion corrigeacutee

As maloni As malon] glu I As glu

lt 000

gt010 9

16 9 10 9

- 25 -

La moleacutecule daldeacutehyde malonique contient donc toujours soit le

bullarbone 1 du glucose (dans 12 des cas) soit le carbone 6 (dans

icirc de cac) ce qui exclut leacuteventualiteacute de formation agrave partir

de atomes t3 ou ^^5 dailleurs peu probable car elle neacuteshy

cessite deux ruptures de la chaicircne carboneacutee

- Propositions de meacutecanismes

Leacutenergie de la radiation va entre autre exciter la moieacutecylo w

TUagrave la rupture- La reacuteaction corrneicera par la scission de Is Iilaquo

son la plus faible Nous discuterons plus loin les facteurs cor c

rationnels qui peuvent orienter cette coupure initiale On peut

proposer deux meacutecanismesi compte tenu de la double origine de la

deacutehyde nalonique

a - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute alcoolique

La rupture initiale de la liaison heacutemiumlaceacutetalique peut ecirctre e

visageacutee comme une scission conseacutecutive au deacutepart dun radin

H du carbone 1 cette eacutetape endothermique neacutecessite enviroi

92 kcal

H OH 0 OK

c bull c

a (CH0H)3 (CH0H)3

S s c i s s i o n

0 CH MJrad bull CH

CH OH CH 2 OH

I glucose II

La rupture de la liaison C 3 - C 4 (83 kcal) et le deacutepart dun H

du carbone 6 (99 kcal) neacutecessaires agrave la formation de laldeacutehyde

malonique peuvent ecirctre suivis de leacutetablissement dune double

liaison C=C (-egraveh kcal) Un des radicaux (III) obtenus est un

glycol allylique On pourra consideacuterer un radical comme une

espegravece deacuteficiente en eacutelectron donc stabiliseacutee par loxygegravene-

0

copy

1 a iiflicircryde inaj -ije

bull bullbullgt i i^ i torrvid iuiro ( I I ) cnbi- ecirc t r e conf i r

ijfe e ocircviucircoicirc-cc- au la iuml ia ra to i ri- _ igt5] i a c ide 5

iquucirc (VI)

- 3 -

O CH

C

(CHOH)

I H r ~ CH

I Ciyii

I I

0

b - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute aldeacutehyacirci^-jg

Le deacutepart dur hydroxyle OK neacutecessite jie eacutere celle de la rupture de la liaison C mdash O heacuteria

Lattaque en C a est susceptible de conduire agrave selon le processus suivant compeacutetitif du preacute^

H 0--

-C

H C ^ OH

(CHOH)

I CH

ad

O CHjOl c_oi

I VII

- amp -

Apres coupure C3 mdash C4 et reacutearrai pounderrciit (^ kcaiuml )

H OH ii

iC mdash OS

CKOE

0 Ci

CiiOK

VII

Ciijugrave

VIII

i-aldeacutehyde iralcnirje cet obiom r ar hyagraveroiv^c -io bullbull

du dosage en milieu acide

- mdash c

CHO

0-0-

CHO f

r-CKO

aldeacutehyde malonique

Remarque On peut envisager aussi daboutir agrave la forme eacutenolique de

lacetal daldeacutehyde malonique cependant leacutenergie neacutecesshy

saire est supeacuterieure (19 kcal)

- 39 -

H 0

i C

| 1 HC

J -CHOH

CHOIi

1

CH

CB^OH

Examinons agrave preacutesent comment ce5 icirc pothegraveses saccordent avt-j It-J

variations observeacutees de rendemen radidytique en fonction des

conditions dirradiation et des aracteacuteristiques du glucose

mdash La preacutesence doxygegravene nest y -bull neacutecessaire pour lexplicatio

des deux meacutecanismes elle nu pas non plus dinfluence sur la

quantiteacute daldeacutehyde malonique ruiioformeacutee-

mdash La constance du rendement radiolytique en fonction du deacutebit de

dose deacutecoule de lobservation preacuteceacutedente les pheacutenomegravenes de

diffusion gazeuse (0= par exemple) nintervenant pas

mdash Il est difficile de relier les variations en fonction de la temshy

peacuterature dirradiation aux hypothegraveses eacutenonceacutees Si certaines

eacutetapes sont endothermiques dautres produisent de leacutenergie et

le bilan global doit ecirctre sensiblement nul puisque la concentrashy

tion daldeacutehyde malonique reste la mecircme entre O^C et 8odegC Or

les meacutecanismes a et b sont endothermiques Il na pas eacuteteacute tenu

compte des eacutenergies de reacutesonance qui peuvent stabiliser certains

radicaux (allylique en particulier) ni du facteur entropique

De plus le couplage avec dautres reacuteactions se faisant sur laushy

tre moitieacute de la moleacutecule est susceptible dapporter une partie

de leacutenergie neacutecessaire

bull b orvi- or 1er f a ib l e s irvv iri

rrv c i a eXfo i i Un-- i

bull bull i i i la x uvvc ceux AcircQ l - a H

j-t J iecirc^oxygl jTOise ai iJe kl ucircri bull

bull_bull bull-bull riri e reacutejerlto i t rbr

gtil - c K ^ e r t j cur ie tcie- er

et t ai a i J i t io ie c ^e bullbull t cera

c- F L( raquogtpound-huxi-- raquo j bull -e ieiJ ^orif or-

i -rtiiej ont r eacute a c t i v e s avi-c Loorr

iil io ia-icirc lec o rb i t a l e Libres de^

a^ u c t raiwar t ir a r a l l egrave l u a avec la

i L bull - o^c r--^le alt f l u^e ^ouc-

i- bull-bull - bull riabullbull- f ac i l i t e - d ouve r tu re

i-- a r j bull i bull s i o n acircani - anonegravere B uc

-ic- ccriit e offot i jr rcr-ierrert

fii- -ltbull - ircrta

g bullltx

v

0 0 n

R

lti o ^ v ~rv

0 0 B

I

A C F sont reacuteactives B D E sont inertes [55]- Incorporeacutees da

un cycle agrave 6 centres At B C conduisent aux trois conformations

dun composeacute anomegravere amp dont 2 sont reacuteactives D et E corresponde

agrave une forme o non reacuteactiveraquo dautre part S ne peut repreacutesenter -

cycle pyranose

0 -o-

1 I

CHjOH

etegravese dne attaque sur le carbone en position 2 dans le

iiicircre b est confirmeacutee par la quantiteacute daldeacutehyde malonique

formeacutee dans le glucose le galactose et le mannose En ef-

la corfiguratior anomeacuteriaue de ces trois sucres est iden-

(fcrne bullgt largement preacutedominante) et on peut penser que la

--ipatier au premier meacutecanisme est semblable La position de

roxyie e imposeacutee par lencombrement de CH sOH est eacutequato-

pcr ie glucose et le galactose et axiale pour le marrose

ior poundeacutereacuteraiemeit plus labile Expeacuterimentalement le mannose

it i uicirce quantiteacute daldeacutehyde ma ionique supeacuterieure agrave celle

oacirce et au galactose

Sriverraquo les conformations preacutefeacutereacutees

Glucose

OH en 2 equatorial OH en 2 axial

Or

OH en 2 equatorial

- lto -

Extrapolation aux polymegraveres

Les rendements radioly tiques rapporteacutes comme luniteacute deacutenergie le

rad agrave 1 gramme de matiegravere irradieacutee de deux polymegraveres le maltose

et le maltotriose sont intermeacutediaires entre ceux des formeacutee raquo ot

S du glucose

Or la conformation de la liaison glycosidique est ogt dans les deux

polymegraveres celle du reacutesidu reacuteducteur est principalement 5 (veacuterishy

fieacutee pour le maltose par chromatographic caseuco des deacuteriveacute- trishy

meacute thy 1 silyleacutes) Il semblerait donc qo tous les groupements arhy-

droglucose sont sensibles agrave leffet primaire -uils soient initia

lerert libres ou inclus dans une chaicircne gluconidique Dailleurs

dune part les meacutecanismes proposeacutes plus haut ne mettent pas en jeu

le carbone dautre part la diffeacuterence de position de 1 hydro-

xyle en t dans le glucose et le galactose eut sans influence On

doit donc tendre pour lamylose au mecircme rendement que le glucose -gt

tableau 3

ciyni CcedilH2OH

S OH A OcircH

Types de polymerisations de lamidon

amylopectine

)H OH Glucose 3 I rcsidu

^

llltlH 2 reacutesiduraquo

Kaltoeriost 3 reacutesidus

CBjO

deg J

C H2deg

CH20H CHjOH a l l o a o laquo I t roae

CHO

CH20H r i b o s

g l u c o s e

CHO

VII o mannosfl

CH 20H CH 20H CH 20H CHjOH guloae idoso galuctose taloiraquo

x y l o e c CHjOH

l y x o s e

CHO

t CH2QH

tfrytbro se

CH20H t h r eacute o s t

h Cil 20H

a l d eacute h y d e g l y c eacute r i q u o

Configuration dos ALDCSi-

- i7 -

III - ETUDE DE Lbull EFFET OcircECOJJD SE

L eacutetuje de la formatior daldeacutehyde rca Ionique agrave partir de sucirclu-

io do flu cosy a --to rrotiveacute- ir lo fait que dans 1aridor irdusi-

rou 1 avjii Jit ue -juantit or neacutegligeable deau est vrais erb la io

rcrt ro^ onsable cor me dans bullbull glucose hydrateacute d ure partie de ce - bull

-oliiL- ISMre part u - caioiC avait eacuteteacute proposeacute r-ar J ~ he r

bull Tit ^oj j t il eacutetait inter-- ant do -eacuterifier ses hypothegraveses

Le poundj ucose cet irradieacute sauf speacutecification cor traire raquo sr s-gtlu-

lion aiueuse agrave la concentra tir de C M i tempeacuterature ordinaire bull-

bull reacute seiee dair ei r la dose bullbull C i Mr ad-

Les quantiteacutes daldeacuteh malonique formeacutees sont alors beo-cou

Lus importantes aue celles et rveacutees lorsque le glucose est irradieacute

bull- leacutetat sec Cette diffeacuterence s t due agrave la tajue des moleacutecules de

jeluteacute par les radicaux radioft -es de leau (effet secondaire)

- La radiolyse de leau

Le meacutecanisme de formatio des radicaux libres de leau est encore-

incertain Toutes les th lories partent cependant de la repreacutesenshy

tation suivante de lionis- lion

rad +

0 raquo- iiuml30 + e

Ces deux espegraveces peuvent se recoisbiner et provoquer la coupure de

la l iaison 0 mdash H

e + ^ 0 + ^ H + OH

ou reacuteagir sur l eau [55 agrave 57

e + H_0 - OH + H

H^O + ItjO ~ H a 0 + + OH

H30 + OH m- 21^0

e + Iuml^O ^ H + OH

Enfin les eacutelectrons peuvent ecirctre rapidement hydrateacutes ( 1 0 - 1 1 sec) [5S]

e raquo- e~ Therm raquobull e~ aq

- i(8 -

Les espegraveces initialesreacutesultant Je lionisation de leau sont

donc H OH e~ aq

Dans un second ter-ps -lles peuvent engendrer des espegraveces moleacutecushy

laires stables

IcircOH

-r OH

Lors d i r r a d i a - i o n i eai ire 1 hydrorvrnc rjcleacuteculaire e t l e erc

-yde ihydrc t e ^ r t i i p e r t rajidere t bull ne r eacute a c t i o n er chaicircne

__y agrave 60]

Hi + OH mdash HO - ii

H + IcircLO laquo- bull 0 + OH

H + ^degs ^deg

L preacutesence doxygegravene dissous de nouvelles espegraveces transitoires

ont forneacutees

H bull- 0 2 ^ H0 2

2H0 2 raquo-2iE02 + Craquo2 OH reacuteagit avec i^O maintenant en

OH + H ^ ^ H0 2 +^0 excegraves devant H^ [57

H + OK raquo- K_0 ]

Leau pure ou satureacutee doxygegravene irradieacutee conduit agrave dec intermeacute-

diaires qui en se recombinant restituent plus ou moins rapidement -

leau de deacutepart _

Lorsquune partie des radicaux OH est utiliseacutee pour reacuteagir avec ^

un soluteacute par exemple le glucose il y a accumulation de peroxyde S

dhydrogegravene -

i

- 9 -

1 i i 2 0 mdash H + Z OH

K K + 2 0 2 H 0 2

2 HO s - Kg0 3 + 0 2

2 pound plusmn j c o s e + 5 OH raquo p r o d u i t s de r a d i o l y s e

c ^ l u c o r - e + ^ H 0 + 0

La presence de peroxyde dhydrogegravene dans les solutions io r_ r

ou agraveaicircu 1urido humide ( jgt t) irradieacute a eacuteteacute er effet mcrtreacuteo

colcagraveneacutetrie [5S] Il ne provient pas du glucose- lui-mecircme r -

en trouve pas jar irradiation agrave leacutetat sec [59] [^0]

Irflueree des conditions dirradiation et des caracteacutericti -

a - influence de la dose et de la concentration

Lors des irradiations du glucose sec ruuz avons noteacute bullbullbull

quantiteacute daldeacutehyde malonique variait lineacuteairement ave bullbullbull

pari la dose dirradiation et la quantiteacute de produit irr--

dautre part-

Les caracteacuteristiques de leffet secondaire sont sensiblerie

diffeacuterentes (fig 15 et 16)

mdash Ainsi la concentration daldeacutehyde malonj icirci crnicircl i v ^

dose et tend vers une limite Aux fortes doses dirradiai c

et aux faibles concentrations de glucose on observe de

plus une deacutecroissance Ceci peut ecirctre imputeacute agrave la radiolc

de laldeacutehyde malonique ou agrave sa destruction par reacuteaction

secondaire avec un autre produit de radiolyse par exemple

aldeacutehyde malonique - raquoraquo hydroxy-alcoyl peroxyde mdash-^ acide maionicr-

En outre la formation daldeacutehyde malonique est indeacutependante

de la teneur initiale en glucose dans un certain domaine do

concentration On peut adopter pour expliquer ces variations

une hypothegravese voisine de celle de ALTMANN [61]

- 50 -

Dose (Krad)

ir 15 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde malonique agrave partir de solutions de glucose

M 1 - concentration initiale du glucose TcggF

M 2 - concentration initiale du glucose -7mdashbull 3 - concentration initiale du glucose

2D

- 51

c j CM [ C O

oj

02

10 r2 i6-i 21G1 [Glucose] mi

figlb - Influence de la concentration initiale en glucose sur la variation de la quantiteacute daldeacutehyde malonique radiofonnee (solution eau dis t i l leacutee dose 0 f5 Nrad)

o c lu

-bull M bull i f bull u - 1

r - a r - i - a w c bull 1- bull i -ni

dcc- J i r r a d i a t i o r

^ = i(UcircH k (Pbdquo ) (oH) d eacute d u i t de raquo- (lt) e t ( 3

o o r r s c Gi d u t r _ i t u

f a ~ t e u r de c c r v e r c i c r G It r e r d c n e j t e f o r n a t i o den aux Oli G 1 - D e t i c ue~- v a l o j r i u i t i a l e u du g l u c o s e e t de P

l e - r a d i c a u x d i j i a r a i s j e n t e C ~ 1 0 ocirc e c Donc

agraveOH

7 OH =

bullpoundbull ampC e t u GOH = OH ( k g l u 0 + kj P Q )

cr GOH

en r e m p l a ccedil a n t d a n s ^

dll k a G(OH)

ltD ~ k g l u 0 + k p P 0

( g l u ) on p o c e K = k a [G ( 0 H ) 1

k g l u Q + k P 0

9- ^ j j = K ( E l u ) = K ( c i u 0 - M)

- 5 -

(glu - M) = K M d H - d (8 l uo H) car gluc - constarte

= - A ducirc (eiu0 - K)

^ glu - H = C e c o

pour D=0 K=0 C=poundiu0

15- Cpoundiu0 - Hy = giuc (e gt

U M = gluc (1 - eK D)

la representation de cette fonction est donneacutee firre

La juartiteacute de produits radioforrceacutes donc daldeacutehyde maloniyue

ivor la dose puis tend vers une limite

Le- reacutesultats expeacuterimentaux sont plus complexes et aux fortec

plusmnoir lavons vu laldeacutehyde malonique est lui-mecircme deacutetruit

Un calcul semblable permet dexpliquer lindeacutependance viocirc~agrave-

de la concentration initiale de glucose

par deacutefinition on peut eacutecrire

i amp r I u l icirc k bull (G OH) 1 dH

k1 elubdquo + le P

dapregraves 8

k G (OH) 6 GM = S i uo G M = rendement de

k glu0 + kp P 0 formation de

17- agrave - -Jpound-L_ bull _Ji_ipound G H k G(OH) k glu0 G(OH)

Lorsque gluQ ^ P Q GM est indeacutependant de la concentration en

glucose

Cest le pheacuterioegravene important traduit par la courbe theacuteorique figu

et observeacute expeacuterimentalement figure 16

G i j 0

Dose

f i r - - Repreacutesenta t ion graphique de M = J 1U 0 (1 - e~ )

Glo 0 laquop Glu 0 gtP 0

fig T8 - Representation graphique de J_ k 1 kp Po gH gTOcircET (en fonction de la concentration en glucose)

k iTOcircST + k glu0

- gt -

I l faut orf i otor ro l e ra ort r^-U-hy it- ma i oni-jue radifucircrir

lt- io t-ilaquobull-bull i rr iitgt -bullbullbull ru i r --lArab L lt-ltt laquoari a gt oree

r ^ t i c bullbull f~-bull OJ-o aug^ei i c i i ^ - t -- l nvu- v irL- f a i t

bullbull bull bull L r jr t M - i - ra o^^ av-- le r - 1 -

ni bull i- rcrt v J 3 rt i ~i l i ocirc rerre CH

ave- JI k ie 16 CH M - 1 2 c 1

Lour ad ii tier avs irra-Jiatio di iie la -j-uajLiiI- daldeacutehyde ma-

loni jue (fie- ^ ) ampJ- revanche lef fc t est iwcroocirc apregraves saturashy

tion dec solutions par le p rot oxyde dazote bdquoG qui induit la forshy

mation dec radicaux OH agrave partir des eacutelectrons aqueux (fig 22)

e aq + iumli20 raquo- K 3 + 011 k = 86 1Q 3 M1 sec 1 [63]

Lespegravece reacuteactive de 1eau responsable de la formation de 1AH

es donc bien le radical OH

- 5 -

fig 19 - Influence de la concentration en glucose sur le nombre de moles dAM radioformeacutees par moleacutecule de glucose-

- 56 -

i

j

532 1

i O a 1

i 20 bull

1 i

10 lt

i

^y 2 4 6 8 10 12 Pil

fig 20 - Influence du pH dirradiaiumliOiumli sur la formation daldeacutehyde aaloiugraveque laquo (solution molaire de glucose dose 2 Hrad)

tPieges agrave OH] m

fig 21 - Influence de la concentration de divers piegraveges P -iia libres sur la formation daldeacutehyde malonique -~u - -s - lirradiation Y du glucose en solution -olcire

1 - CH3 CH OH

2 - CCH) CE OH

3 - K Br

60 -

- 5 mdash 1

51er-

f iCcedil 22 - Evol^t io le -I-ilv^- ial^1i c x ucircaii1 ormeumlegrave ^onct ion de la conceji trat icirccr uc ^IUCQJU OU preacutesence de

mdash 1 - KbdquoQ

mdash 2 - Teacutemoin eau distilleacutee

mdash 2 - CK3 CH OK

- 61 -

kcrarrie Le r a d i c a l OH ea t connu pour ecirc t r e un pu issan t cxyia

r eacute a c t i o n avec KMn04 e s t pa r exemple l a s eu l e oj i l J

j o r t orrre ur r eacuteduc teur - Dune jjianiere geacuteneacute ra l e i l

s u s c e p t i b l e d a r r a c h e r un hydrogegravene

H K

I ^ I R C mdash 0 mdash K ^ O H raquo - H C f R mdash C C

I ^ I R fi

E rrilie busiq-je i l e s t deacutecoEposj e t le r a d i c a l C

possegravede des p r o p r i eacute t eacute s semblables

OH OH mdash HjO + 0

K K

I ~ ^ _ R mdash C mdash 0 mdash H ltdeggt0 R mdash C mdash 0 + vil

I ~ I R R

R R

I I O H + S mdash C OH R mdash C mdash 0 + K_

I

- Marquages isotopiques

A une solution 5 10 M de glucoso pH 1 1 satureacutee doxygegravene esz a c

teacutee une faible quantiteacute de ce sucre marqueacute au 1 4 C en position Cx

ou C s

Apregraves irradiation (5 Mradi 130 kradh) laldeacutehyde malonique est

seacutepareacute comme preacuteceacutedemmentraquo Les purifications du complexe ave 1 bull

sont effectueacutees par cristallisations successives dans leau et par

chromatographic de partage sur colonne de cellulose Lactiviteacute

speacutecifique eacutetant constante au cours de 5 opeacuterations on estime que

le complexe est suffisamment purifieacute

Glucose rrgtaroieacute on p o s i t i o n

11deg c r i s t a l ltdeg c r i s t a l - ^ 0 u r i i U a l i c c r i s t a l icirc e l u a t chrc-

i - a l ( n o i e s ) i bull 0 mdash - Q- V 10 - 5 10 _ - 0 06 10-

A t i v i t eacute t o t a l e VL- 0 s i Mi tes

10 o i 1 C S i j 10- J 0 1 0 t is- 10 e

- i v i t ocirc s p eacute - i - i 21 10

0 1 ) h

jucircoitioi ugrave

bull - i m a l I n o l e ocirc ) 1 1 8 E io-= 115 1 0 - 6 03igt 1 0 0187 10 - 0 05^ 1 0 _

gtbullbullbull ivitiuml t o t a l e o rs 10 minutes

o- bull5 10= i 10 s idj 1 0 - e10 10-

- icirc i v i t eacute speacute = i -3V o 1 0 iK 10 1 c iraquo 1 0 1 0 ltt 1 0 1 0

b 1 0 1 0

i ----is~iumlrt - S bull - - bull bull - -JIuml l ^ 1 5lt

La r a d i c l y s e i n t e r n e e j t i c i neacute^IigeaLiO levant c o l l e p rodui te r-ar

le rayonnement car l a juantivl- Jali-Shv-Jc- ralor i ^ e ferrreacutee ir

i r r a d i a t i o n 7 e s t t r egrave s s^ i icirc r i eure gt e ucirc p glucose j e

Les bull amprOto rer-reacute^prrTit rraio-iq^e contenant l e carbone rcarqueacute -n-t bullbullbull-i- - - LJvemert de 8 igt e t

10 icircioir 1^ -lLiBaiiumles a ldeacutehydiqje e t a l c o o l i q u e

P ropos i t i ons de ae--ajd^mea

ues meca-Jpoundr5 voa r -_-

i-i-jpound lt--v-2- -Liri T L

v l a i t que- l-Mg-^t ^ t i

viuml-ovoja^ pour l a r a d i o l y s e en mi l ieu

-bullelle en s o l u t i o n en tenant compte

r a d i c a l -OH de l e a u

- 63 -

On peut concevoir que lattaque du radical OH conduise agrave

chement de H- sur lhydroxyde du carbone t

H OH

Y CHOE I CKOH

I HCO^K iO

CK OH

1

H OH -C I CHOH I CHOH

HCO I

mdashCH I CJLOH

II

Le rearrangement du radical II aboutit apregraves rupture de la

C mdash C au composeacute III

H OH

-V CHOH

H C amp + 7 kcal

mdash-c

I CHOH i CHOH

CHjOH II CHCK III

te composeacute III peut ensuite eacutevoluer agraveampns deux voice digegravere1

H ^0

I

a - Hydrolyse de la liaison aceacutetalique

CHO

CHOH

__ CHOE CHOK

COM

CEO

CKOH

CE OH

IV

l

H OH C

_ II

v- 2 C bullbull=lt-

Laiiic - i et cr suite rOcej^aire dc

-ur ie carl-o-e c du r a d i c a l V c e t t e

j i t d i rec te-re c o i t ar i i t e r n eacute -

cc

c

CHC

ci-

ildeacutehyde r-aicrirje

rc conditions expeacuterimentales to de laldeacutehyde ralonique sont

i icr-eacutes i partir de lextreacutemiteacute aideacutehydique

Counure horolytiaus de la liaison acetaliccedilue

Le radical III pourrait aussi conduire apregraves coupure horcolytique

de la liaison C mdash 0 heacuteniaceacutetalique sercolable agrave celle postuleacutee en

rrilieu solide s la forme eacutenolique de laldeacutehyde nialonique

K 0)

l c I

CHC i I CHOK CKO

CKO

omdash-mdashOH

CE OH

III

8h kcal CH I CKOE

- 6J -

CHO CHO

I I bullCHOK laquo- CH

f 1 ltCHOli CKOH

XII XIII

lit-rai responsable de la formation ugrave partir de bullbullbull-

rLi al tccli ie I riucose de seulement 0 de laldeacutehyde- r-~

Or p e t er effet penser quen milieu liquide bullbull

r aux pi extrecircmes lhydrolyse est plus facile

la -jeupure horr-dy tique

biccussion

Le-iuml variations de la concentration en aldeacutehyde mala ni que ob^t rv----

en fonction de la dose dirradiation et de la concentration e -

bullcse sert compatibles avec tout node daction indirecte

Lee effets de xalcooi du bromure de potassium et du protoxy-i--

d --ote ronf irment i attaque initiale des radicaux OH

linfluence de loxygegravene est nulle et ce gaz nest pas impliqueacute

dans lexplication des rcecanisres

I] est difficile de comparer les rendements raaiulj tidies du glushy

cose du mannose et du galactose les pourcentages relatifs dej

formes or et 9 eacutetant diffeacuterents en solution dans leau

En milieu basique la stabilisation de la forme eacutenolique de lalshy

deacutehyde malonique peut expliquer le rocircle favorisant dune eacuteleacutevation

de pH

En conclusion les meacutecanismes proposeacutes ici sont assez diffeacuterents

de ceux deacutecrits par Scherz Nos reacutesultats expeacuterimentaux ont montreacute

en effet que dans les conditions dirradiation utiliseacutees (solution

dilueacutee pH eacuteleveacute) laldeacutehyde malonique provenait contrairement agrave

lhypothegravese de cet auteur principalement de lextreacutemiteacute aldeacutehydique

du glucose

- CC -

- Extrapolation aux polymegraveres supericirz (fipound- 2)

La comparaison des re demets Ju glucose du rraltose et du maltti-

trio^e net e eacutevidence le roio Au r^rb^nc i

Lorsc- roi -vi o-t xrri li ]eacute in la lai^oi pound lycos i il j e il ny

a plu s pe_- it i 11 teacute d at tu e r ar 1er r in aux Li je eau corrt-

il est oslieacute dans les meacutecanisme- deacutecrits r 1J- ha-it

Seul lej cyles A correspondant bull 1 ex i reacuterri teacute rcr reacute iuc t ri -e

chaicircre irrite cdiraieit i laldeacutehyde rralcri pjc (ne hydre lye

de la liaison jlycosidique serait neacutecessaire) Jre f ra bull tio Je r

dicaux CH Je leau part ici erai t r le y-le E C - d autr-s

reacuteactions et eraii or censeacute ueje LIA Li lisat le - ia [reduction

daldeacutehyde rraionisue -iui deacutecroicirctrait e fonctic de la lorQuer

la chaicircre

Jre extrapolation ugrave 1 any lose condi t ugrave admet tre vc leffet bull-bull

condaire serait donc neacutegligeable Ceci cat en accord avec les reacuteshy

sultats obtenus sur lamidon irradieacute agrave leacutetat solide pour lequel

les concentrations agravealdeacutehyde malonique r augmentent pas aux forshy

tes humiditeacutes contrairement agrave ce que lon pourrait attendre de

1effet secondaire

Dans 1isomaltose les carbones 4 des deux cycles sont libres et

rien nempecircche quapregraves hydrolyse ils participent tous deux agrave la

formation daldeacutehyde malonique cest ce quon observe en effet

expeacuterimentalement

67

fig- 23 - Irradiation du glucose et de ses polymegraveres en milieu liquide agrave diffeacuterents pH

1 - glucose

2 - maltose

5 - maltotriose-

oi^h^-uirifmdash

te rr--t lti J u b i

i _a JOI-bull i bullbull l-it-hyis rraiori _bull = oer est ajouta -J volume

A_-ide d thiobarbiturique 072 g

Acide trichloracitique 1 y g

1^0 QSP 100 ml agrave 20degC

Arregravef chauffage agrave 6CdegC pendant 60 irn le meacutelarge est refroidi et

lu densiteacute optique agrave j32 rn est lue agrave laide dun spectrophoto-

mttre Optica CFt R

EVAPORATION DE LALDEHYDE MALOKIQUE

Laldeacutehyde malorique est seacutepareacute ainsi que tous les produits de

radiolyse volatils par evaporation sous vide agrave ^ucircdegC et piegeage

agrave -TS6degC (fig 26)

La solution est preacutealablement acidifieacutee par 2 ml HCL

- 69 -

qgSTALLISAilOi DU COMPLEXE

Le- -urj IP-XC ATB-AM r eacute c i i t e c o u s ic r rce -le p a i l l e t t e s d eacute c

^J^-L uprucirc i a c i d i f i c a t i o n (HCL lt m l e t r e f r o i d i s s e r c e r t -ie

bull-iorr a r j e - j r c ^ I i e s t e n s u i t e f i l t r eacute s u r v e r r e f r i t t e H C t

JHtfCKATUuiiAiiilE

J bullbull 2- bull bull bullbullbull bull i Uo- a o i i U icirc L O _oro i c r e

bull i a v bullbullbull 1 bullbull c e- f i non a r t i bull J I O ^ s e n t eacute l i - i n eacute e s

icirc-e a v-- bull 1- i e u i a -bull= gt r J e deacute - a r t a t i c

c u i -bull--- lt iy irp l e x t- bdquo o n t a_L xiquCC-r ^ ic-

bullie taille aj ro rieacuteo aux quantiteacutes agrave purifier Un lavage gt

i iric I AT5 te lCA ei egttc-G et diverc produits de raJic

Le Oi ugte ~Lt ensuite -JluC par u ir-eacute lange ea - ampiumltce

mdash mdash Par compteurs type GEIGER KULLER les solutions ( C C bull=

iz eacutevarcreacutees agrave laide ciun eacute iradicircaeur sur des coupelle i -

niriurr Ces d e m i Ore dont introduites dans lappareil e bullbull

tauje ett automatique

Par scintillation liquide Apregraves oxydation dans un four agrave catiy

le C0 marqueacute est recueilli dans pound0 ml du meacutelange suivant (fir bull

Pour un litre

220 mi dalcool meacutethylique (solvant)

330 ml de pheacutenyl-eacutethyl-amine (fixateur de C0 S)

fOO ml de toluegravene (scintillateur primaire)

7 g de Butyl PBD (scintillateur secondaire)

pu ml deau (solvant)

Lactiviteacute est mesureacutee par scintillateur liquide

PREPARATION DALDEHYDE MALONIQUE POUR ETUDE EN LUMIERE UV

Laldeacutehyde malonique teacutemoin est preacutepareacute par hydrolyse acide du bis-

dimeacutethylaceacutetal du commerce (10 ml de solution molaire dacetal

2 ml HCl concentreacute chauffage agrave 30degC pendant 60 mn) (fig 24 - 25)

- 70

fig Zh - Influence de la concentration en acide sur lhydrolyse du bis-dimeacutethyl aceacutetal de laldeacutehyde malonique (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique agrave 267 ira)

- 71 -

fig- 25 - Influence du temps de chauffage agrave 600 sur la formation daldeacutehyde malonique par hydrolyse acide du bis-dimeacutethyl-aceacutetal (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique

267 ara)

ro c IUgrave-U -iu bull c a lt-T ur e^ ^Oucircte-bullbull-- bull - UL Zul i o bull bull bull

To IOiit agtregraves chauffage i^^C agrave I ocirctuve ^ojjj^^i i h e a r e r

ADUIIIC -ii- x-^r

t i l e e s t oifLCicircueacutee j ^ r

a) lyoLhplusmnlXLnzij bull icirc- ^ e l a ^ e tie icjij de ] lii-oae e t do KBr

t J -lplusmnlirO JX ougt2rcs

- 73 -

DIFFERENTES FORMES CRISTALLINES DE GLUCOSE

Glucose du commerce (Prolabo) anhydre ou monohydrate

Sirop de glucose eacutevaporeacute sous vide (20 mrr Hg 30degC) agrave laide dun

rotavapor Biiumlchi ou dans un dessicateur en preacutesence de P_Ofl

Glucose lyophiliseacute agrave laide dun appareil Sogev type Subii-i

CHROMATOGRAPHIES GLC

Preacuteparation des deacuteriveacutes trimeacutethylsiJyleacutes Le sucre J5 mg) est

dissous dans 1 ml de N N dimethyl formamide qui a our proprieacuteteacute

nous lavons veacuterifieacute de conserver la configuratio anomerique La

silylation est reacutealiseacutee par 1 ml de N 0- bis-tri-ieacutethyl-silyl-

trifluoro-aceacutetamide O de trimeacutethyl chlorosila _e) Le deacuteriveacute obshy

tenu est susceptible decirctre chrouatographieacute en aase gazeuse

Chromatographie La chromatographie est effectue sur colonne SE 30

(2 m 18 de pouce) par eacutelution isotherme (c onne 200degC injecteur

250degC deacutetecteur 250degC) agrave laide dun chrom ographe F 30 Ferkin

Elmer

pH DIRRADIATION

lgtc TgtH -cyous sont nxeacutes par des tampon phospnate 05 M et les

pH extrecircmes sont obtenus par addition e soude ou dacide chlorhyshy

drique -

NOTA Le pH varie tregraves peu (lt 1 pIT en cours dirradiation dans

ces conditions

Vide primaire Coton de virra

Azote

liquide

(-1B0raquo Ciuml-

f

riuml 11

sp

l i Soj-ution U C - Glucose _ -

Agitateur bullbullgnetiqua

MEGE I I PIEGE 2

fig-26 - Meacutethode dextraction sous pression reacuteduite des deacuteriveacutes volatils scheacutema de principe

- TJ -

agrave Mlaquoraquoi|tugtl control (-were)

D D

f i g 28 - Meacutethode doxydation des composes marqueacutes ( intertechnique S A I l l bullcheacutema de principe)

- 76 -

CONCLUSION

Au cours de ce travail nous avons vu que laldeacutehyae malonique

Dcuvait ecirctre formeacute directement par irradiation du glucose sec ou par

1intermeacutediaire des radicaux de leau lorsque cette derniegravere eacutetait

preacutesente

Les meacutecanismes reacuteactionnels que nous avons proposeacutes ne sont sans

doute pas la traduction exacte de la reacutealiteacute mais ont lavantage decirctre

en accord avec les reacutesultats expeacuterimentaux

Leffet direct conduit agrave une production daldeacutehyde malonique proshy

portionnelle agrave la dose indeacutependante du deacutebit de dose de la temshy

peacuterature dans un vaste domaine de la preacutesence doxygegravene et de

leacutetat cristallin du glucose En revanche la teneur en eau et la

forme anomeacuterique du glucose jouent un rocircle important Par marquage

isotopique on a pu montrer que les deux extreacutemiteacutes de la moleacutecule

du glucose participent agrave la formation de laldeacutehyde malonique

Lextrapolation aux polymegraveres lineacuteaires (maltose maltotriose) met

en eacutevidence lindeacutependance du rendement de radiolyse vis-agrave-vis de

la liaison a 1 - 4 et permet de penser quil tend vers celui du

6 I ^ u i i c ugraveo110 i camelo te

Leffet indirect est lieacute agrave laction des radicaux OH de leau Il

se manifeste lorsque le glucose est irradieacute agrave leacutetat suffisamment

hydrateacute ou en solution Dans ce dernier cas et en accord avec la

theacuteorie geacuteneacuterale la concentration daldeacutehyde malonique est indeacute-

peacuteiiugravecujLt de la concentration en glucose dans une large mesure et

ne varie pas proportionnellement agrave la dose Loxygegravene est sans inshy

fluence notable mais on observe une forte activation aux pH eacuteleshy

veacutes Lutilisation de 1 4 C a permis dattribuer agrave lextreacutemiteacute aldeacute-

hydique du glucose lorigine de la plus grande partie de laldeacutehyde

malonique La polymeacuterisation du glucose par liaison 01-4 entraicircne

une diminution du rendement radiolytique Ainsi leffet indirect seshy

rait neacutegligeable dans lamylose

- 77 -

Il serait inteacuteressant pour continuer ce travail dextrapoler DX

polymegraveres plus eacuteleveacutes en utilisant divers polyholosides obtenu t ajregrave

hydrolyse meacutenageacutee de lamidon par chromatographie sur biogel jampr

exemple

Quoiquil en soit on a pu mettre en eacutevidence agrave propos de la forshy

mation daldeacutehyde malonique des diffeacuterences de comportement di rlucjo

vis-agrave-vis du rayonnement ionisant selon ou il est libre ou irccrrcr-icirc-

dans une chaicircne glycosidique Ceci incline agrave la prudence danc 1-JZ-J~

polation au polymegravere des reacutesultats trouveacutes sur un monomegravere

- 78 -

ANNEXE

Nous rappelons ici les uniteacutes utiliseacutees en radioactiviteacute et

nous indiquons leurs eacutequivalents biologiques geacuteneacuteralement fondeacutes

sur les effets que produisent les radiations ionisantes dans lorshy

ganisme

On trouvera les mesures pratiques fort bien deacutecrites dans la

thegravese de Monsieur Jean MORRE deacutejagrave citeacute

- 79 -

UNITE DACTIVITE

Le curie (Ci) Le curie caracteacuterise la source eacutemettrice

La masse de radioeacuteleacutement pour une activiteacute de 1 curie est tregraves

variable

mdash 3 tonnes duraniur 3S

mdash 09 rg de cobalt 60

mdash ^3 microgrammes dor 198-

Ceacutetait dabord lactiviteacute de 1 gramme de radium- Officiellement

cest la quantiteacute de tout radioeacuteleacutement dans lequel le nombre de

deacutesinteacutegrations est de

37 x 1 0 1 0 par seconde

Lactiviteacute massique ou speacutecifique est lactiviteacute par uniteacute de

masse dune substance consideacutereacutee Elle sexprime en curiegramme

ou en ses sous-multiples

UKITE DEXPOSITION OU DE DOSE EMISE

Le roentgen (R) Il caracteacuterise un faisceau de rayons X par ionisation

provoqueacutee dans 1air

On mesure ici la charge eacutelectrique transporteacutee

1 R = 2083 x 10 9 paires dions par croa dair

1 R = 16 x 101 paires dions pa granirc d air

1 R = t Ues cm3 dair = 770 Ues gramme dair

1 R = 677 r 10 e MeVcm3 dair standard

1 R = 0838 rad

1 R = 524 x 10 7 MeVg d a i r = 52 x 1 0 1 3 eVg d a i r

1 R = 0107 ergcm 3 d a i r = 869 e rg g d a i r

1 R = 93 e r g g d eau ou de t i s s u s v i v a n t s

- 80 -

UNITE DE DOSE ABSORBEE

Le rad Internatic nalement 09^3) raquo c est luniteacute de dose absorbeacutee-

Elle est fonction des caracteacuteristiques du champ de radiation o~

point consideacutereacute et de la composition eacuteleacutementaire do la natiegraverishy

en ce point

Elle est eacutegale agrave une eacutenergie diviseacutee r-ar une ira se

Indeacutependamment du temps passeacute agrave ceacuteder leacutenergie

1 rad = 100 t g de matiegravere quelconque irradieacutee

s 01 joule par kilogramme

La valeur du rad est sensiblement eacutegale agrave leacutenergie libss-bull- bull_--

de leau (ou des tissus mous irradieacutes) par an faisceau io r-yz X

tel que lexposition soit de roentgen

On peut se servir du rad avec des rayons X gamma neutre bull-bull-

trons protons

Remarques A une exposition de 1 roentgen correspond ure dose

absoijeacutee de

mdash 0869 rad dans lair

mdash 09S rad dans les tissus mous

mdash 08 agrave 097 rad dans leau pour des rayonnement

deacutenergie comprise entre 10 keV et 3 HeV

Si une chambre dionisation a donneacute pour des photons deacutenergie

infeacuterieure agrave 3 WeV agrave un certain endroit dans lair une exshy

position de 1 roentgen le corps humain agrave la mecircrce place receshy

vrait 096 rad

ME5DRES BIOLOGIQUES

Le LET (Linear Energy Transfert) 1 keVmicron deacutecrit leacutenergie

deacutepenseacutee drns les tissus en fonction de la longueur du parcours

LEBR (Efficaciteacute Biologique Relative) = I rayon X de 250 keV

dionisation speacutecifique de 100 paires dions par micron deau ou

de tissue Cest une ionisation speacutecifique-

- 81 -

Le REM (Radiological Equivalent Man) = effet biologique ducirc agrave

labsorption de 1 roentgen de rayons X ou gamma

Un rem = 1 rad X EBR

= EBR e rSEcirc d e tissus

Mesure indispensable agrave leacutetude de certains paramegravetres telles la

radiosensibiliteacute cer luniteacute pratique utiliseacutee pour les vashy

leurs de radiorrotec t _-i

Si lon connaicirct la dose absorbeacutee on peut passer acirc la notion

deacutequivalent de ucirczr2 en pondeacuterant la valeur trouveacutee par un facteur

exprimant le risque relatif correspondant agrave la qualiteacute du rayonshy

nement

Cest le facteur de qualiteacute FQ relieacute agrave la densiteacute des pheacutenomegravenes

eacuteleacutementaires dionisation et dexcitation au voisinage du parcours

de la particule chargeacutee

REM = RAD X FQ

Le rem correspond au risque encouru par un organisme huma_n ayant

reccedilu une dose de 1 rad de rayons X ou gamma

PRINCIPALES VALEURS DE FQ

Rayonnements FQ

X gamma 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale gt 003 HeV 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale lt 003 MeV 17

Neutrons thermiques 3

Particules infinies naturelles protons de faible eacutenergie neutrons rapides 20

Noyaux lourds de recul fragment de fission 20

Une personne soumise pendant un an agrave un flux de neutrons thermishy

ques de 700 Ncm asec recevrait un eacutequivalent de dose de 5 rem

laquelle est la dose annuelle maximale admissible fixeacutee pour la

cateacutegorie de travailleurs dits directement affecteacutes agrave des trashy

vaux sous rayonnements

- 82 -

Le rem est leffet biologique de 12 g de radi-m 226 agrave un megravetre

pour les tissus exposeacutes pendant une heure

Outre la quantiteacute deacutenergie ceacutedeacutee agrave la matiegravere irradieacutee il faut

tenir compte aussi du temps neacutecessaire pour deacutelivrer cette eacutenershy

gie

Une mecircme dose provoque des effets moins graves si elle est eacutetaleacutee

dans le temps Si le temps est suffisamment long une dose mecircme

importante narrive jamais agrave provoquer des effets dits seuils

Les normes de seacutecuriteacute (ou) doses maximales admissibles sont resshy

pecteacutees si lon calcule agrave lavance le temps de travail maximal

en preacutesence du rayonnement

En prenant lheure comme uniteacute de temps on aura

mdash deacutebit dexposition = en Rh

mdash deacutebit de dose absorbeacutee = en radh

mdash deacutebit deacutequivalent de dose = en remh

EFFETS SUR LORGANISME DEFINITIONS DES LOUES

Dose Maximum Admissible cest la dose totale de radiation reccedilue par

un individu et jugeacutee incapable de causer des troubles appreacuteciables

au cours de lexistence Elle varie sil sagit de la seacutecuriteacute inshy

dividuelle dune petite ou dune large fraction de la population

Concentration Maximum Admissible Elle repreacutesente la concentration de

chaque radioeacuteleacutement dans leau et dans lair qui apregraves obtention

dun eacutetat deacutequilibre dans le corps de lindividu qui la ingeacutereacutee

ne donne pas une irradiation corporelle totale deacutepassant une vashy

leur de 03 rem par semaine dans lorgane critique (organe le plus

sensible agrave ce radioeacuteleacutement)

- 83 -

Officiellement la CMA dun radionucleide est lactiviteacute volumique

de ce radionucleide dans lair inhaleacute c dans leau de boisson

qui pour une inhalation ou une ingr -ion exclusive et continue

entraicircne leacutequivalent de dose maxi al admissible au niveau de

lorgane critique lorsque leacutequilibre est atteint ou apregraves cinshy

quante ans dans le cas de radioeacuteleacutements agrave peacuteriode effective longue

Leacutequivalent de dose est deacutefini pour les besoins de la protection

Cest le produit de la dose absorbeacutee par le facteur de qualiteacute

le facteur de distribution de dose et dautres facteurs adeacutequats

bull C H mdash C H -I I

UN Off

- C - C H -I I

OHOH

H C - C H - C H mdash C H -I I I I OHOH OH OH

CHmdashCH-CHmdashCHmdash i I I I bull OH OH OH OH

bullCHmdashCHmdashCHmdash OH- CHmdashCHmdashCHmdashCII- CHmdashCH=CHmdash 0 - + 1

bullC-

1 1 raquo II 1 1 II OH OH 0 O- OH O

Meacutecanisme proposeacute par H SCHERZ

iIV3~SITS LE E2CIT t 3 C C r i l

HT ESS SCIZICSS

U K - A S 3 E L L 3 H I

- bull bull -23 _ _ D E _ _ 3 A _ -icirc_sos

agrave 5- ^ ~ VF

Le Vico-yreacutesident de lUniversiteacute

Universiteacute de Droit dEacuteconomie et des Sciences

A I X - M A R S E I L L E III H - DUSSARDIc2

FACULTEacute des SCIENCES et TECHNIQUES 1raquo SAINT-JEROME Rue Henri Poincar 13397 MARSEILLE CEOEX 4

81raquo -

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Imprimeacute par le Bureau de Documentation

CENCADARACi1E

Page 7: ETUDE DE LA FORMATION DE L'ALDEHYDE MALONIQUE AU COURS DE

- J -

PRINCIPES

- isz RAIAIICQ ICMSAMKG

Lei v---i t ic- cCv JNi -ie peacuteriode gt3 ars correspond -i 1 C- rz i mdash

- bullbull iri JV I-i = iocircrercie OjiOy MeV pratianerent absorbeacutees rucircr bull

-re c io hot or J - C-ie-rj-ie ijy ct gt 7 MeV Rappelons que

i icircc -obait C-TC dars tout 1 bull espace 2x3 7 bull Q 1 deg photons d -Line t uis-

e t --ale i2 0 milliwatt Lea aouives employeacutees (12 000 et 2 000

s- bull crs bullbull DS estais orrojcrieit -ioC 1 aec L uiasarcec do

crre-err se -C et agraveC wattlaquo

Leacutenergie est absorbeacutee celer trois processus geacuteneacuteralement doshy

ts en terrres de probabiliteacute dinteraction dun photon incident avec

atorre Leur irrLpcrtance relative varie avec leacutenergie du the tor et

numeacutero iv-ie Z des atones composant le milieu irradieacute (fig )

Leffet photoeacutelectrique correspond agrave labsorption totale du photon

incident par le nuage eacutelectronique de latome rencontreacute provoquant

leacutejection dun eacutelectron animeacute alors dune eacutenergie eacutegale agrave celle

du photon diminueacutee de leacutenergie de liaison de leacutelectron Il est

preacutepondeacuterant dans les milieux agrave numeacutero atomique eacuteleveacute irradieacutes

avec des photons de faible eacutenergie (E lt 05 MeV)

Leffet Compton traduit leacutemission dun eacutelectron et dun photon seshy

condaire dans le cas ougrave leacutenergie de liaison eacutelectron-noyau est neacuteshy

gligeable devant celle qui anime la particule incidente Il est preacuteshy

dominant dans les milieux agrave numeacutero atomique faible irradieacutes avec

des photons deacutenergie intermeacutediaire

Leffet de Paire conduit enfin agrave la mateacuterialisation du photon par

creacuteation dun eacutelectron et dun positon

EFFET DE MATERIALISTIC

ffET COMPICN

hs

fig1 - Repreacutesentation graphique des divers effets en fonction de leacutenergie des photons incidents et du numeacutero atomique z du milieu irradieacute

- 6 -

Cette conversion deacutenergie en masse neacutecessite une eacutenergie deux fois

supeacuterieure agrave celle associeacutee agrave un eacutelectron (MCT = 05 KeV) Il

r est artiiuerert observeacute que dans les ni lieux agrave numeacutero atomique

eacuteleveacute irradieacutes avec dej photons deacutenergie supeacuterieure i 10 Ne V

C est leffet Corto lui est preacutedominant au cours de 1 irradi a-

tic bull_bull s aiirerts constitueacutes essentiellement d oxygegravere d arote de

jaL-ro et d Vvagraverzccedilc-ye composeacutes i numeacutero atomique faible Le rayoiumliicircc-

rert agrave b degCo dont leacutenergie 133 et 11 HeV est tregraves nettement infeacuteshy

rieure au seuil deacutenergie dactivation voisin de 10 MeV nentraicircne

jamais de radioactiviteacute induite Son action consiste agrave arracher d^r

eacutelectrons au milieu et = porter certains atones da de eacutetats ex-iteacutes

Lorsque leacutenergie dexcitation deacutepasse certaines limites - bull bull lt -

ture des liaisons covaientes entre let atomes et formation ni

libres Ceux-ci eacutevoluent ensuite pour donner des produite laquot-ub c

sort les produits de radiolyse Cest leacutetude de cette derniegravere eacutetape

vui est entreprise ici dans le cas de laldeacutehyde maionique

II - USITSS DOSIMETRIC

Tous les effets produits par les radiations ionisantes nui sont

susceptibles decirctre mesureacutes quantitativement peuvent ecirctre la base dune

rreacute tho de dos ineacute t ri que -

La mesure de lionisation de lair a eacuteteacute utiliseacutee pour la deacutefishy

nition de leacutenergie eacutemise Le roentgen est la quantiteacute de rayons X ou y

telle que leacutemission de particules qui lui est- iszzzilc dans 0001293 g

daii jjruvoque plusmne transport de 1 Ues deacutelectriciteacute de signe quelshy

conque 1352 ou la formation de 29-109 paires dions par cm 3 dair sec

Cependant toute leacutenergie traversant un milieu nest pas absorshy

beacutee et de plus il nest pas possible de mesurer lionisation produite

dans un solide Ainsi on a deacutefini luniteacute de relation absorbeacutee le

rad qui correspond agrave la dissipation de 100 ergs ou 2k 10~ 6 calories

dans un gramme de natiegravere [36] Dautres uniteacutes ont eacuteteacute creacuteeacutees (Rep

Re-m) elles sont fondeacutees sur limportance de leffet produit dans le

milieu reacutecepteur en biologie cela correspond agrave leffet destructeur

En annexe on preacutesentera quelques exemples deffets sur lorganisme afin

- 7 -

dillustrer les moyens de protection indispensables lorsouon manipule

des eacuteleacutenents radioactifs Les principales uniteacutes seront rappeleacutees sur

un tableau Nous utiliserons le rad canuse uniteacute de dose ainsi que sec

multiples krad = 10rad 1 Hrad = 10 rad Une mecircme dose pouvant ecirctre

distribueacutee plus ou moins rapidement la notion de deacutebit de dose traduit

1eacutenergie absorbeacutee par uniteacute de temps Il est proportionnel agrave la puisshy

sance de la source utiliseacutee et varie en fonction inverse du carreacute deshy

lagrave distance qui seacutepare la source de leacutechantillon

La mesure de leacutenergie absorbeacutee nest pas effectueacutee calorirrieacutetri-

queaert en raison des faibles quantiteacutes de chaleur deacutegageacutees rais gracircce

icircraquo une reacuteaction radiochimique particuliegravere la conversion de Fe en

-0 krad- Loj icsej sjiumleacuterieures sont mesureacutees par extrapolation

bullV - C mdash raquo laquos bull H0 bull laquo bull 0

Fe f OH -Fe+1 + OK

F e + + + H0= m~ Fe bull H0 2

OH + H + raquo- HjO

H0~ + H raquo- HJOJ

III - DOSAGE PS LALDEHYDE MALONIQOE

La meacutethode faisant intervenir lacide thiobarbiturique nous est

apparue la plus satisfaisante

Laldeacutehyde malonique (AH) peut ecirctre doseacute par colorimeacutetrie [33]

en utilisant sa proprieacuteteacute agrave reacuteagir sur le malonylthioureacutee ou acide 2

thiobarbiturique (ATB) en ailieu trichloracctiqu^ pour donner un complexe

absorbant agrave 532 n-m (fig- 2 )

- 8 -

1 _

DO

I

v_ 4 9 0 532 Longueur

donde nm

fig 2 Spectre dTabsorption en lumiegravere visible du complexe Aldeacutehyde maIonique Acide thicircobarbiturique

- 9 -

LAT^b se p reacutesen te sous t r o i s formes tautomegravercs

O OH

HsL --OH

O HjJ-^X-H

Selon Percheron [raquoQ] laldeacutehyde malonique reacuteagit sous sa forme eacuteno-

lique CHO - CH = CHOH pour conduire au composeacute suivant L ^ ]

9 ^ N-^CH CH CH^S

En revanche Mesnard et Devaux [2] proposent une aut^p formule

CHOH QH ^H OH

HSW k sK Js H ^O^ ^ O

Nous ne nous sommes pas attacheacute agrave deacuteterminer la structure exacte du

complexe mais nous avons veacuterifie quil se formait effectivement que

lon utilise laldeacutehyde malonique du commerce laquou bien laldeacutehyde ma-

lonique de deacutegradation du glucose- Par ailleurs on a montreacute que deux

moleacutecules dATB reacuteagissaient avec une moleacutecule daldeacutehyde malonique

ce que nous avons veacuterifieacute par gravimeacutetrie

Le produit de la reacuteaction est un pigment rouge speacutecifique son

spectre visible nous lavons dit preacutesente un maximum dabsorption

optique agrave 532 nra ainsi quun eacutepaulement agrave h$Q nm Dans les conditions

utiliseacutees la reacuteaction est complegravete avec 2 ml de reacuteactif (fig- 3)i

apregraves 30 minutes de chauffage agrave 60degC Elle nest pas ou peu perturshy

beacutee par la preacutesence de glucose en concentration molaire (fig 4) La

densiteacute optique agrave 532 nm est proportionnelle agrave la concentration inishy

tiale daldeacutehyde malonique

Dans une solution inconnue la teneur est mesureacutee par comparaishy

son avec une courbe de reacutefeacuterence (fig 5)bull

fig 5 - Influence du volume de reacuteactif (ml) neacutecessaire pour doser 2 ml dune solution 10 - s daldeacutehyde raalonique Volume total constant (h ml)

laquoM CO m

o ci

1

s

1

s

30 60 Temps de reaction mn

fig4 - Influence du temps de chauffage agrave 60C sur la reacuteaction Aldeacutehyde malonique - acide tbiobarbiturique

bull en labsence de glucose bull en preacutesence de glucose (molaire)

fig 5 ~ Variations de la densiteacute optique agrave 532 nm en fonctiua de la concenshytration initiale en aldeacutehyde malonique

- 13 -

Le coefficient dextinction moleacuteculaire e agrave 5J2 nm est tregraves

eacuteleveacute (56 10amp m - 1 cm - 1) Lee quantiteacutes mesureacutees pourront ecirctre tregraves

faibles ce qui est dailleurs le cas dans le glucose iiradieacute (de

lordre du Mgg)

IV - ISOLEMENT ET PURIFICATION DU COMPLEXE

En raison des tregraves faibles quantiteacutes daldeacutehyde malonique preacuteshy

sentes dans le glucose irradieacute cette eacutetape dans notre travail a deshy

mandeacute une mise au point particuliegravere

Laldeacutehyde malonique est seacutepareacute par evaporation sous pression

reacuteduite puis condenseacute dans un piegravege agrave azote liquide Le complexe est

ensuite formeacute par action de 1A1B et est purifieacute soit par cristallishy

sation soit par chromatographic sur colonne de cellulose Les technishy

ques opeacuteratoires sont deacutecrites dans le dernier chapitre

V - INDICATEURS NUCLEAIRES

Leacutetudedu meacutecanisme de radiolyse a eacuteteacute effectueacutee en utilisant

lisotope l 4 C introduit seacutelectivement en position 1 ou en position 6

La fraction de moleacutecule ainsi singulariseacutee peut ecirctre mise en eacutevidence

dans laldeacutehyde malonique purifieacute On pourra suivre ainsi le devenir

des atomes de carbone du glucose

Le glucose 1C 1 est preacutepareacute au laboratoire des radioeacuteleacutements par

action du cyanure de sodium Na - 1 4C s N sur le D arabinose le glucose 1 4 C 6 est obtenu agrave partir de cyanure de potassium K - 1 4 C = N sur lal-

do 5 0 (1-2) isopropylidegravene D xylofuranose

Le l e est eacutemetteur de rayons P peu

eacutenergeacutetiques facilement ralentis par

la matiegravere

Deux techniques de comptage ont eacuteteacute

utiliseacutees

le fortes activiteacute-

ou ctto-iej ave bull le (

-i fi o de lcrdre de --ra ltbullbull bull bull

bull c irraiieacute o y-lu t io let- CciarM )

le L- a l rriir en eacuteteacute neu1 bull

La --J bull bullltbull bull deacute te Leur ct aicr^

de ratire la r-j en-- iu i- bullbull te-jr rest pi s rroorcrro 0

la _aiteacute deacutercjeacutee (fi lt-bull)bull -cue avorc utiliseacute acirciis ce c a le

courtage or ucintiiiatio liquide Ici leacutererrie de radiatic-r S

r es t ccedilaj eacuteiTise dans 1 eipa-e v - rs L r de lecteur mais trans f eacute r-icirce

ar ienisatic - un olvait jcintillaieur rinaire qui retourne ~lt

leacutetat forianental er eacutenettat uu -uartur de iurriegravere ex-itart agrave

i tour un solvant scintillateur secondaire Les rnotons ue proshy

duit ce dernier en revenant agrave son eacutetat fondamental arrachent des

eacutelectrons agrave une rhotocathode creacuteant une impulsion electric- qui

est ensuite amplifieacutee- La r_reseree ugrave un corps absorbant une- grande

partie des photons lumineux se traduit par une diminution consideacuteshy

rable du rendement de comptage (fig ) Cest le cas du complexe

de laldeacutehyde naloniaue avec lATB Afin de supprimer cet effet de

quenching on brucircle les eacutechantillons radioactifs dans un four

sous courant doxygegravene Le gas carbonique 1 4 C 0 _ raquo=t piege ^laquor xa

rheacuteyiuml^i5thylaiAcircne et le carbamate incolore ainsi formeacute peut ecirctre

traiteacute directement en scintillation liquide

4 C Les activiteacutes speacutecifiques As = sont exprimeacutees

4 C + l S C i a C dans l e s deux types d expeacuter iences en nombre d impuls ions par mole e t

par dix minutes-

fig 6 Influence de le quantiteacute duiiumle solution 10 M daldeacutehyde malonique eacutevaporeacutee sur le rendement de comptage dun appareil GM

- 16 -

o 05 rng de matiegravere froide ajouteacutee

fig 7 - Diminution du rendement de deacutetection en scintillation liquida en fonction de la quantiteacute de complexe color non radioactif ajouteacute agrave la solution

Mais le fait dintroduire un marqueur radioactif dans u

-icircgt- L-icirct-gtTo ire radiolyse interne qui sajoute agrave celle rov

irradie tiu Ceci rous aregravere donc agrave faire une correction ^ bull

ltbull a- ti vite eacuterif i-e cor res oidart agrave la seule irradiation cz

NY-u a bullbullbullbull- ai srd Tx-ur i aldeacutehyde calonique provenant de la

Jicije u- ~amp-re ex teacute rieure - loue avorr ensuite mesureacute laldocirc

-rirjo total la difference CJS done laldeacutehyde produit ar

j- o cxti-rrc- ojle Cclt activiteacutes sccedileacutecifi--es sont rarpcrtO--

a- k-l-o J e deacute art

I _ MISS EN EVIDENTE DE LALDEHYDE KAgraveLC-IQUE DAiiS LE bullbulliLIXOSE

IRRADIE DEFIITIC- DEQ SSLX EFFETS DE RAiI0LIuml3E

_e Rf de rci^raticn Jr euii iideg do jiiico doc ^om lox^j OL tbull-

bullbull partir du glucose irradieacute ot ie laldeacutehyde maloi ue teme-i ot

E cur re de rar sa forme eacuteioiiie laldeacutehyde raicirc oriie ab~

crce e lumiegravere violette [5^]- Le r ax i mur d abc or tier 01 milieu bashy

sique e iue = 2c m ( roeiTirieri d exi tion moleacuteculaire

27 0 ~ cm - 1 j et agrave 2HH r~ cr mille aide Le spectre Itruviclet

du glucose bullrrayieacute preacutesente les mecircmes caracteacuteristiques (fig- 9) raquo alors

que le glucose teacutemoin nabsorbe pas dans cette reacutegion

Ces reacutesultats montrent ue laldeacutehyde rralcniqije cet iriicc-ta-

blemert preacutesent dans le glucose irradieacute Pour les eacutetudes quantitatives

nous avons utiliseacute la mesure de labsorption agrave 532 nn du complexe ATB

meacutethode simple et reproductible

Les reacuteactions de radiolyse peuvent ecirctre initieacutees de deux faccedilons

Soit directement par distribution de 1 pijic agrave la moleacutecule elie-

i-ecircme (cest leffet direct encore appeleacute primaire) soit indirectement

par la formation agrave partir de leau de radicaux hautement reacuteactifs qui

agissent ensuite sur la moleacutecule de soluteacute (cest leffet indirect enshy

core appeleacute secondaire) La teneur en eau de lamidon industriel eacutetant

relativement eacuteleve (13 ) les deux effets doivent se superposer au

cours de lirradiation f est la raison pour laquelle nous avons eacutetushy

dieacute le meacutecanisme de formation de laldeacutehyde malonique dans le glucose

irradieacute sec ou en solution

100

30

60

40

20

i i | i i i I | i i

50

I II I I

i H laquo

150 2 0 0

i l

250 3 0 0

fig 8 Spectre de masse du complexe aldeacutehyde alouiquo icide Uiioharbitiri

Speotromegravetre ugravee masse L KB 9 000 Ocirc entreacutee direct T^ - - -itO0

ig 9 - Spectre UV du glucose irradieacute 1 - traceacute en milieu acide 2 - traceacute en milieu basique

KIVLfc JE I tKFE PfclKAcirclki

I --bull i-re C gt 0 e rroies dald--hy ie ^

(-IiiCoucirc ltt jar ireacuteccedilarad

Influence de la nature du Kaz

Le rerderent radiolytique en aldeacutehyde ra

ugraveart de la nature de latmosphegravere dans 1

glucose en cours d i rradiat ion En part i

doxygegravene n est pas neacutecessaire agrave la reacuteac

- Influence de la tempeacuterature

On nobserve pas de variations dimportance ro

tempeacuterature dirradiation dans le domaine 0degC

vancicircie au-dessous de 0degC la teneur en aldeacutehyt

plus faible comme elle lest dailleurs pour

tie des produits de radiolyse de lamidon Il bull

dans ces conditions les radicaux libres former

moleacutecule de glucose se recombinent rapidement

glucose rad -raquo-B + H recombinaiscn

T 2 50 750 125 0 Dose krad

fig 10 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde raaloiique

y^- Premiegravere seacuterie de mesures bull Deuxiegraveme seacuterie de mesures

Apregraves irradiation le glucose est dissous en concentration molaire dans de leau distilleacutee

Temp uc +00

fifjll - Influence de la tempeacuterature d malonique radioformee

bullPremiere sirie de mesures bullDeuxiegraveme ceacuterie de mesures

irradiation sur la quantiteacute daldeacutehyde

i COC L- vla _ i W

bull-bull gt - - - U - U L i bull lt

bull bull bull - bull bull _ bull bull bull c r i o y -

-aitre iuml a u t a i t i l - i inu c r t a r t e

bull- v o v - i i r- - bull - -OJ-

L ara y x gte c bull re 3i t

i V----- r e Lrv- ij a bull_bullbull-

= -irT i v ie laquoa t i t v bull- -iv J pound -bull JCI1 e r a d i o f c r r v 5 - en

_ e t (bull - r pound oa - - - o- bullbull -o i or a r n b l e e = e e l --c

a - i i ^ ] - ampl -poundbullbulllaquo OLVOL rof i - t -o r a u c-noJIcirc t i o r J e deix

bull aa- - - t - c -

- -1 bull -e - e bull r eacute cdV-rac a j x j u M e Jiuniiii tC- a t t r i -

iil v agrave bullbull t a b i i ^oi-e t i e ia i - v hyror--i- e t re I C J h y d r o -

1 bull- i-j co u t -ox Je e a u CC-J l i a i s o n s r - e r n e t t r a i e n t

AIU j a r t l e t r a f e - t ci eacute no r e i t le 3 i r o l e ^ u i e s a c t i v eacute e s agrave l e a u

t_ r icirc amp i t r e j a r t une p a r t i e de l eacute r e r r i e r e ccedil u e s e r a i t a b n o r b eacute e

r l u ^ r r Jr tur ir

ltt r a n s f e r t agrave l e a u

r a d i o l y s e

rjj-t bullbull_bull agrave e s l i a i s o n s h y d r o g egrave n e

I ig12 - Influence de deux mois de conservation de glucose irradieacute sur le spectre en lumiegravere visibleapregraves reacuteaction avec lATB 1 - Tempeacuterature de conservation + 30degC 2 - Tempeacuterature de conservation 0degC 3 - Tempeacuterature de conservation - 40degC

DO

53

2

f

05 laquo

03- ^y

01-

1 10

1 3 0

H u m i d i t eacute (

fig-13 ~ Influence de lhumiditeacute du glucose sur la quantiteacute daldeacutehyde maIonique radioformeacutee

- 27 -

Les radicaux de leau pourraient eacutegalement particix-er agrave leffet

protecteur en donnant par recombinaison le glucose de deacutepart ou

on modifiant 1 eacutevolution des radicaux mis en jeu laquoans la formashy

tion de laldeacutehyde- Cot aspect sera eacutetudieacute ulteacuterieurement avec

le rocircle des OH-

mdash U effet activateur preacutepondeacuterant aux teneurs en eau eacuteleveacuteer

correspondant agrave ce que lon deacutesigne par effet secondaire et at-

trifcuable aux radicaux de leau hautement reacuteactifs

radiation V glucose raquobull aldeacutehyde nalonique + autres produits de radiolyse

[radicaux intermeacutediairesmdashaldeacutehyde malonique + autres produits de radiolyse

f - Influence des piegraveges agrave radicaux libres

Laddition de K Br supprime les radicaux OH de leau formeacutes en

cours dirradiation La teneur en aldeacutehyde malonique est alors

constante pour des teneurs en eau comprises entre 0 et 75

g - Influence de la structure cristalline du glucose

La structure cristalline du glucose irradieacute contrairement agrave ce

qui a eacuteteacute observeacute avec laciditeacute radioformeacutee Q53]ina pas dinflushy

ence sur la quantiteacute daldeacutehyde obtenue On peut penser que les

diffeacuterences observeacutees entre les formes anomecircres du glucose ou eacuteii-

tre les divers sucres isomegraveres lorsquon effectue les irradiations

agrave leacutetat solide sont effectivement dues agrave la steacutereacuteochimie relative

des groupements hydroxyle

h - Influence de la configuration anomeacuterique du glucose (fig 14-)

A leacutetat solide le glucose 3 conduit agrave un rendement radiolytique

16 fois supeacuterieur agrave celui du glucose commercial qui est constitueacute

principalement de forme a comme nous lavons veacuterifieacute par chromatoshy

graphic en phase gazeuse des deacuteriveacutes trimeacutetfaylsilyleacutes

532 Longueur donde nm

^ i n uo-nerl re ri- o - r u ie arit-- -i a iagraveocirchyie na loni rv i i iofcrraeacute

t i^coo 0

^

CH2OH

tfUgrave Cs-^mdasho

r ~- L CHOH

HO^C 3 amp H OH

D-G111CQSE

CHOH CH2OH

anomfere (3 bull X _4Bnm_ere o-

Mar Liair-2 isotopiques

Cec cxjl-rierces nous ont conduit agrave travailler dans des corciii-

ii re ot pas rigoureusement anhydres puisque les composeacutes -

-- - o-i livreacutee er solution aqueuse Mais avec 10 dhuiriditv

-i ours lapparence physique dune poudre et la figjre S bull

ratre ue le rocircle de ces 10 est faible sur les proportion

jeacutehyde malonique radioformeacute

le coiution de glucose marqueacute (Cj ou C s ) est incorporeacutee de fa-

] lus homogegravene possible agrave du glucose froid anhydre la teneur

eau finale est de 10 le meacutelange est ensuite irradieacute agrave 0 Er-

Apregraves dissolution distillation sous vide et purification par v-

tnatographie du complexe avec lATB les concentrations en aldeacutehv

ma]onique sont mesureacutees en moleslitre par colorimeacutetrie (D0- gt

du complexe ATB) en se reacutefeacuterant agrave une courbe eacutetalon les activit

deacutetermineacutees par scintillation sont exprimeacutees en coups par 10 m

al de solution Capregraves deacuteduction du bruit de fond)

- 30 -

[As (malon)l As (glu) J A

nb coups Lactiviteacute speacutecifique As Crnalon) = des eacutechantillons

nb de moles est pratiquement constante au cours des trois derniegraveres opeacuterations

le complexe eit donc suffisamment purifieacute-

Or deacutetermine eacutegalement lactiviteacute speacutecifique As (gluj du glucose A devrait repreacutesenter la fraction dal-

JA deacutehyde malonique provenant de lextreacutemiteacute du glucose marqueacute (1 ou 6)

Cependant nous lavons vu le glucose est le siegravege dune radiolyse

i terne par les particules de lisotope radioactif- De laldeacutehyde

malonique marqueacute est susceptible decirctre produit en quantiteacutes daushy

tant plus importantes que le stockage avant irradiation a eacuteteacute plus

long Il ne perturbe pas de faccedilon appreacuteciable la densiteacute optique

agrave 532 n-m- (le glucose marqueacute est en quantiteacute neacutegligeable) mais

augmente lactiviteacute et par suite lactiviteacute speacutecifique

Afin de calculer le terme correctif du glucose marqueacute est ajouteacute

agrave du glucose froid deacutejagrave irradieacute dans les mecircmes proportions et les

mecircmes conditions que preacuteceacutedemment Laldeacutehyde malonique radioforme

non marqueacute est utiliseacute ici comme entraicircneur et on mesure lactishy

viteacute speacutecifique du complexe purifieacute que lon rapporte toujours agrave

celle du glucose pour tenir compte des fluctuations de marquage

|As (malon)|

[ AE (glu) J = B B

bull Cest en fait la diffeacuterence A - B qui repreacutesente la fraction dalshy

deacutehyde malonique formeacute par irradiation provenant de lextreacutemiteacute

eacutetudieacutee de la moleacutecule de glucose

Les reacutesultats sont rapporteacutes dans les tableaux 1 et 2

On peut en conclure que lorsque le glucose est irradieacute agrave 3 eacutetat soshy

lide agrave la teneur en eau de TO semblable agrave celle de lamidon inshy

dustriel 23 de laldeacutehyde malonique sont issus de lextreacutemiteacute alshy

coolique et 13 de lextreacutemiteacute aldeacutehydique- Aux erreurs dexpeacuteshy

rience pregraves la somme des fractions corrigeacutees est eacutegale agrave 1

Tableau ndeg 1

Glucose J C B

Teacutemoi El rradieacute

Chrolaquoatograpnie Ndeg 1 2 3 i 5 1 P 3 k 5

Concentration de leacuteluat 365 k8 bulla 237 86 155 6 81 15 x 10 mml

1er comptage corrigeacute 597 596 5gt2 258 31it 5668 2336 3152 4950 coups10 m

2egraveme comptage corrigeacute 599 ^95 53 223 30H 5658 2259 2758 52t3 coups10 mn

Activiteacute speacutecifique 1 16 12ltt 12 111 362 365 389 389 328 x 10- coupe10 mnm

Activiteacute speacutecifique 2 161 103 12 9ltt 350 365 376 3raquo0 ii 9 x 1C- coups10 mnm

Rendement total 60 33 7 E 53 20 10 E

IV ne ugravet J ^rrcc lion

ionibrc do ^oupjiO mn tour 0 rj iicoce Jo deacutepart

A c t i v i t eacute opocircciiiiue on coupunio Lev 0 ru du ^lucoiio -k iucircparl -

A c t i v i t eacute speacutec i f ique moyenne do 1 a Lileacutehy malonique p u r i f i eacute (coupanolc 10 mu) raquo t o 9

Propor t ion As mal or

AJ g l u

l-ro

Ai rrjaJu

riv

Giucoije i-C

I r r a d i eacute

Chromatographie Ndeg 1 1

2 3 lt

Concentration de leluatl 118 95 91 pound60 IS1- 1 Iuml 50 bull

1er comptage corrigeacute

2vvfi -yr-iit--

ActiviU- C- i fi

Rendement l rtaj

Terme de correction - V7fclt-

Nombre de coups10 mn pour 01 ce de gluc ose de deacutepart 9 600

Activiteacute speacutecifique en coupsmole10 mn du glucose de deacutepart 21109

Activiteacute speacutecifique moyenne de laldeacutehyde malonique purifieacute Ccoupsmolo10 mn) 45109

As malon Proportion mdash raquo 214 As glu

Proportion corrigeacutee

As maloni As malon] glu I As glu

lt 000

gt010 9

16 9 10 9

- 25 -

La moleacutecule daldeacutehyde malonique contient donc toujours soit le

bullarbone 1 du glucose (dans 12 des cas) soit le carbone 6 (dans

icirc de cac) ce qui exclut leacuteventualiteacute de formation agrave partir

de atomes t3 ou ^^5 dailleurs peu probable car elle neacuteshy

cessite deux ruptures de la chaicircne carboneacutee

- Propositions de meacutecanismes

Leacutenergie de la radiation va entre autre exciter la moieacutecylo w

TUagrave la rupture- La reacuteaction corrneicera par la scission de Is Iilaquo

son la plus faible Nous discuterons plus loin les facteurs cor c

rationnels qui peuvent orienter cette coupure initiale On peut

proposer deux meacutecanismesi compte tenu de la double origine de la

deacutehyde nalonique

a - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute alcoolique

La rupture initiale de la liaison heacutemiumlaceacutetalique peut ecirctre e

visageacutee comme une scission conseacutecutive au deacutepart dun radin

H du carbone 1 cette eacutetape endothermique neacutecessite enviroi

92 kcal

H OH 0 OK

c bull c

a (CH0H)3 (CH0H)3

S s c i s s i o n

0 CH MJrad bull CH

CH OH CH 2 OH

I glucose II

La rupture de la liaison C 3 - C 4 (83 kcal) et le deacutepart dun H

du carbone 6 (99 kcal) neacutecessaires agrave la formation de laldeacutehyde

malonique peuvent ecirctre suivis de leacutetablissement dune double

liaison C=C (-egraveh kcal) Un des radicaux (III) obtenus est un

glycol allylique On pourra consideacuterer un radical comme une

espegravece deacuteficiente en eacutelectron donc stabiliseacutee par loxygegravene-

0

copy

1 a iiflicircryde inaj -ije

bull bullbullgt i i^ i torrvid iuiro ( I I ) cnbi- ecirc t r e conf i r

ijfe e ocircviucircoicirc-cc- au la iuml ia ra to i ri- _ igt5] i a c ide 5

iquucirc (VI)

- 3 -

O CH

C

(CHOH)

I H r ~ CH

I Ciyii

I I

0

b - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute aldeacutehyacirci^-jg

Le deacutepart dur hydroxyle OK neacutecessite jie eacutere celle de la rupture de la liaison C mdash O heacuteria

Lattaque en C a est susceptible de conduire agrave selon le processus suivant compeacutetitif du preacute^

H 0--

-C

H C ^ OH

(CHOH)

I CH

ad

O CHjOl c_oi

I VII

- amp -

Apres coupure C3 mdash C4 et reacutearrai pounderrciit (^ kcaiuml )

H OH ii

iC mdash OS

CKOE

0 Ci

CiiOK

VII

Ciijugrave

VIII

i-aldeacutehyde iralcnirje cet obiom r ar hyagraveroiv^c -io bullbull

du dosage en milieu acide

- mdash c

CHO

0-0-

CHO f

r-CKO

aldeacutehyde malonique

Remarque On peut envisager aussi daboutir agrave la forme eacutenolique de

lacetal daldeacutehyde malonique cependant leacutenergie neacutecesshy

saire est supeacuterieure (19 kcal)

- 39 -

H 0

i C

| 1 HC

J -CHOH

CHOIi

1

CH

CB^OH

Examinons agrave preacutesent comment ce5 icirc pothegraveses saccordent avt-j It-J

variations observeacutees de rendemen radidytique en fonction des

conditions dirradiation et des aracteacuteristiques du glucose

mdash La preacutesence doxygegravene nest y -bull neacutecessaire pour lexplicatio

des deux meacutecanismes elle nu pas non plus dinfluence sur la

quantiteacute daldeacutehyde malonique ruiioformeacutee-

mdash La constance du rendement radiolytique en fonction du deacutebit de

dose deacutecoule de lobservation preacuteceacutedente les pheacutenomegravenes de

diffusion gazeuse (0= par exemple) nintervenant pas

mdash Il est difficile de relier les variations en fonction de la temshy

peacuterature dirradiation aux hypothegraveses eacutenonceacutees Si certaines

eacutetapes sont endothermiques dautres produisent de leacutenergie et

le bilan global doit ecirctre sensiblement nul puisque la concentrashy

tion daldeacutehyde malonique reste la mecircme entre O^C et 8odegC Or

les meacutecanismes a et b sont endothermiques Il na pas eacuteteacute tenu

compte des eacutenergies de reacutesonance qui peuvent stabiliser certains

radicaux (allylique en particulier) ni du facteur entropique

De plus le couplage avec dautres reacuteactions se faisant sur laushy

tre moitieacute de la moleacutecule est susceptible dapporter une partie

de leacutenergie neacutecessaire

bull b orvi- or 1er f a ib l e s irvv iri

rrv c i a eXfo i i Un-- i

bull bull i i i la x uvvc ceux AcircQ l - a H

j-t J iecirc^oxygl jTOise ai iJe kl ucircri bull

bull_bull bull-bull riri e reacutejerlto i t rbr

gtil - c K ^ e r t j cur ie tcie- er

et t ai a i J i t io ie c ^e bullbull t cera

c- F L( raquogtpound-huxi-- raquo j bull -e ieiJ ^orif or-

i -rtiiej ont r eacute a c t i v e s avi-c Loorr

iil io ia-icirc lec o rb i t a l e Libres de^

a^ u c t raiwar t ir a r a l l egrave l u a avec la

i L bull - o^c r--^le alt f l u^e ^ouc-

i- bull-bull - bull riabullbull- f ac i l i t e - d ouve r tu re

i-- a r j bull i bull s i o n acircani - anonegravere B uc

-ic- ccriit e offot i jr rcr-ierrert

fii- -ltbull - ircrta

g bullltx

v

0 0 n

R

lti o ^ v ~rv

0 0 B

I

A C F sont reacuteactives B D E sont inertes [55]- Incorporeacutees da

un cycle agrave 6 centres At B C conduisent aux trois conformations

dun composeacute anomegravere amp dont 2 sont reacuteactives D et E corresponde

agrave une forme o non reacuteactiveraquo dautre part S ne peut repreacutesenter -

cycle pyranose

0 -o-

1 I

CHjOH

etegravese dne attaque sur le carbone en position 2 dans le

iiicircre b est confirmeacutee par la quantiteacute daldeacutehyde malonique

formeacutee dans le glucose le galactose et le mannose En ef-

la corfiguratior anomeacuteriaue de ces trois sucres est iden-

(fcrne bullgt largement preacutedominante) et on peut penser que la

--ipatier au premier meacutecanisme est semblable La position de

roxyie e imposeacutee par lencombrement de CH sOH est eacutequato-

pcr ie glucose et le galactose et axiale pour le marrose

ior poundeacutereacuteraiemeit plus labile Expeacuterimentalement le mannose

it i uicirce quantiteacute daldeacutehyde ma ionique supeacuterieure agrave celle

oacirce et au galactose

Sriverraquo les conformations preacutefeacutereacutees

Glucose

OH en 2 equatorial OH en 2 axial

Or

OH en 2 equatorial

- lto -

Extrapolation aux polymegraveres

Les rendements radioly tiques rapporteacutes comme luniteacute deacutenergie le

rad agrave 1 gramme de matiegravere irradieacutee de deux polymegraveres le maltose

et le maltotriose sont intermeacutediaires entre ceux des formeacutee raquo ot

S du glucose

Or la conformation de la liaison glycosidique est ogt dans les deux

polymegraveres celle du reacutesidu reacuteducteur est principalement 5 (veacuterishy

fieacutee pour le maltose par chromatographic caseuco des deacuteriveacute- trishy

meacute thy 1 silyleacutes) Il semblerait donc qo tous les groupements arhy-

droglucose sont sensibles agrave leffet primaire -uils soient initia

lerert libres ou inclus dans une chaicircne gluconidique Dailleurs

dune part les meacutecanismes proposeacutes plus haut ne mettent pas en jeu

le carbone dautre part la diffeacuterence de position de 1 hydro-

xyle en t dans le glucose et le galactose eut sans influence On

doit donc tendre pour lamylose au mecircme rendement que le glucose -gt

tableau 3

ciyni CcedilH2OH

S OH A OcircH

Types de polymerisations de lamidon

amylopectine

)H OH Glucose 3 I rcsidu

^

llltlH 2 reacutesiduraquo

Kaltoeriost 3 reacutesidus

CBjO

deg J

C H2deg

CH20H CHjOH a l l o a o laquo I t roae

CHO

CH20H r i b o s

g l u c o s e

CHO

VII o mannosfl

CH 20H CH 20H CH 20H CHjOH guloae idoso galuctose taloiraquo

x y l o e c CHjOH

l y x o s e

CHO

t CH2QH

tfrytbro se

CH20H t h r eacute o s t

h Cil 20H

a l d eacute h y d e g l y c eacute r i q u o

Configuration dos ALDCSi-

- i7 -

III - ETUDE DE Lbull EFFET OcircECOJJD SE

L eacutetuje de la formatior daldeacutehyde rca Ionique agrave partir de sucirclu-

io do flu cosy a --to rrotiveacute- ir lo fait que dans 1aridor irdusi-

rou 1 avjii Jit ue -juantit or neacutegligeable deau est vrais erb la io

rcrt ro^ onsable cor me dans bullbull glucose hydrateacute d ure partie de ce - bull

-oliiL- ISMre part u - caioiC avait eacuteteacute proposeacute r-ar J ~ he r

bull Tit ^oj j t il eacutetait inter-- ant do -eacuterifier ses hypothegraveses

Le poundj ucose cet irradieacute sauf speacutecification cor traire raquo sr s-gtlu-

lion aiueuse agrave la concentra tir de C M i tempeacuterature ordinaire bull-

bull reacute seiee dair ei r la dose bullbull C i Mr ad-

Les quantiteacutes daldeacuteh malonique formeacutees sont alors beo-cou

Lus importantes aue celles et rveacutees lorsque le glucose est irradieacute

bull- leacutetat sec Cette diffeacuterence s t due agrave la tajue des moleacutecules de

jeluteacute par les radicaux radioft -es de leau (effet secondaire)

- La radiolyse de leau

Le meacutecanisme de formatio des radicaux libres de leau est encore-

incertain Toutes les th lories partent cependant de la repreacutesenshy

tation suivante de lionis- lion

rad +

0 raquo- iiuml30 + e

Ces deux espegraveces peuvent se recoisbiner et provoquer la coupure de

la l iaison 0 mdash H

e + ^ 0 + ^ H + OH

ou reacuteagir sur l eau [55 agrave 57

e + H_0 - OH + H

H^O + ItjO ~ H a 0 + + OH

H30 + OH m- 21^0

e + Iuml^O ^ H + OH

Enfin les eacutelectrons peuvent ecirctre rapidement hydrateacutes ( 1 0 - 1 1 sec) [5S]

e raquo- e~ Therm raquobull e~ aq

- i(8 -

Les espegraveces initialesreacutesultant Je lionisation de leau sont

donc H OH e~ aq

Dans un second ter-ps -lles peuvent engendrer des espegraveces moleacutecushy

laires stables

IcircOH

-r OH

Lors d i r r a d i a - i o n i eai ire 1 hydrorvrnc rjcleacuteculaire e t l e erc

-yde ihydrc t e ^ r t i i p e r t rajidere t bull ne r eacute a c t i o n er chaicircne

__y agrave 60]

Hi + OH mdash HO - ii

H + IcircLO laquo- bull 0 + OH

H + ^degs ^deg

L preacutesence doxygegravene dissous de nouvelles espegraveces transitoires

ont forneacutees

H bull- 0 2 ^ H0 2

2H0 2 raquo-2iE02 + Craquo2 OH reacuteagit avec i^O maintenant en

OH + H ^ ^ H0 2 +^0 excegraves devant H^ [57

H + OK raquo- K_0 ]

Leau pure ou satureacutee doxygegravene irradieacutee conduit agrave dec intermeacute-

diaires qui en se recombinant restituent plus ou moins rapidement -

leau de deacutepart _

Lorsquune partie des radicaux OH est utiliseacutee pour reacuteagir avec ^

un soluteacute par exemple le glucose il y a accumulation de peroxyde S

dhydrogegravene -

i

- 9 -

1 i i 2 0 mdash H + Z OH

K K + 2 0 2 H 0 2

2 HO s - Kg0 3 + 0 2

2 pound plusmn j c o s e + 5 OH raquo p r o d u i t s de r a d i o l y s e

c ^ l u c o r - e + ^ H 0 + 0

La presence de peroxyde dhydrogegravene dans les solutions io r_ r

ou agraveaicircu 1urido humide ( jgt t) irradieacute a eacuteteacute er effet mcrtreacuteo

colcagraveneacutetrie [5S] Il ne provient pas du glucose- lui-mecircme r -

en trouve pas jar irradiation agrave leacutetat sec [59] [^0]

Irflueree des conditions dirradiation et des caracteacutericti -

a - influence de la dose et de la concentration

Lors des irradiations du glucose sec ruuz avons noteacute bullbullbull

quantiteacute daldeacutehyde malonique variait lineacuteairement ave bullbullbull

pari la dose dirradiation et la quantiteacute de produit irr--

dautre part-

Les caracteacuteristiques de leffet secondaire sont sensiblerie

diffeacuterentes (fig 15 et 16)

mdash Ainsi la concentration daldeacutehyde malonj icirci crnicircl i v ^

dose et tend vers une limite Aux fortes doses dirradiai c

et aux faibles concentrations de glucose on observe de

plus une deacutecroissance Ceci peut ecirctre imputeacute agrave la radiolc

de laldeacutehyde malonique ou agrave sa destruction par reacuteaction

secondaire avec un autre produit de radiolyse par exemple

aldeacutehyde malonique - raquoraquo hydroxy-alcoyl peroxyde mdash-^ acide maionicr-

En outre la formation daldeacutehyde malonique est indeacutependante

de la teneur initiale en glucose dans un certain domaine do

concentration On peut adopter pour expliquer ces variations

une hypothegravese voisine de celle de ALTMANN [61]

- 50 -

Dose (Krad)

ir 15 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde malonique agrave partir de solutions de glucose

M 1 - concentration initiale du glucose TcggF

M 2 - concentration initiale du glucose -7mdashbull 3 - concentration initiale du glucose

2D

- 51

c j CM [ C O

oj

02

10 r2 i6-i 21G1 [Glucose] mi

figlb - Influence de la concentration initiale en glucose sur la variation de la quantiteacute daldeacutehyde malonique radiofonnee (solution eau dis t i l leacutee dose 0 f5 Nrad)

o c lu

-bull M bull i f bull u - 1

r - a r - i - a w c bull 1- bull i -ni

dcc- J i r r a d i a t i o r

^ = i(UcircH k (Pbdquo ) (oH) d eacute d u i t de raquo- (lt) e t ( 3

o o r r s c Gi d u t r _ i t u

f a ~ t e u r de c c r v e r c i c r G It r e r d c n e j t e f o r n a t i o den aux Oli G 1 - D e t i c ue~- v a l o j r i u i t i a l e u du g l u c o s e e t de P

l e - r a d i c a u x d i j i a r a i s j e n t e C ~ 1 0 ocirc e c Donc

agraveOH

7 OH =

bullpoundbull ampC e t u GOH = OH ( k g l u 0 + kj P Q )

cr GOH

en r e m p l a ccedil a n t d a n s ^

dll k a G(OH)

ltD ~ k g l u 0 + k p P 0

( g l u ) on p o c e K = k a [G ( 0 H ) 1

k g l u Q + k P 0

9- ^ j j = K ( E l u ) = K ( c i u 0 - M)

- 5 -

(glu - M) = K M d H - d (8 l uo H) car gluc - constarte

= - A ducirc (eiu0 - K)

^ glu - H = C e c o

pour D=0 K=0 C=poundiu0

15- Cpoundiu0 - Hy = giuc (e gt

U M = gluc (1 - eK D)

la representation de cette fonction est donneacutee firre

La juartiteacute de produits radioforrceacutes donc daldeacutehyde maloniyue

ivor la dose puis tend vers une limite

Le- reacutesultats expeacuterimentaux sont plus complexes et aux fortec

plusmnoir lavons vu laldeacutehyde malonique est lui-mecircme deacutetruit

Un calcul semblable permet dexpliquer lindeacutependance viocirc~agrave-

de la concentration initiale de glucose

par deacutefinition on peut eacutecrire

i amp r I u l icirc k bull (G OH) 1 dH

k1 elubdquo + le P

dapregraves 8

k G (OH) 6 GM = S i uo G M = rendement de

k glu0 + kp P 0 formation de

17- agrave - -Jpound-L_ bull _Ji_ipound G H k G(OH) k glu0 G(OH)

Lorsque gluQ ^ P Q GM est indeacutependant de la concentration en

glucose

Cest le pheacuterioegravene important traduit par la courbe theacuteorique figu

et observeacute expeacuterimentalement figure 16

G i j 0

Dose

f i r - - Repreacutesenta t ion graphique de M = J 1U 0 (1 - e~ )

Glo 0 laquop Glu 0 gtP 0

fig T8 - Representation graphique de J_ k 1 kp Po gH gTOcircET (en fonction de la concentration en glucose)

k iTOcircST + k glu0

- gt -

I l faut orf i otor ro l e ra ort r^-U-hy it- ma i oni-jue radifucircrir

lt- io t-ilaquobull-bull i rr iitgt -bullbullbull ru i r --lArab L lt-ltt laquoari a gt oree

r ^ t i c bullbull f~-bull OJ-o aug^ei i c i i ^ - t -- l nvu- v irL- f a i t

bullbull bull bull L r jr t M - i - ra o^^ av-- le r - 1 -

ni bull i- rcrt v J 3 rt i ~i l i ocirc rerre CH

ave- JI k ie 16 CH M - 1 2 c 1

Lour ad ii tier avs irra-Jiatio di iie la -j-uajLiiI- daldeacutehyde ma-

loni jue (fie- ^ ) ampJ- revanche lef fc t est iwcroocirc apregraves saturashy

tion dec solutions par le p rot oxyde dazote bdquoG qui induit la forshy

mation dec radicaux OH agrave partir des eacutelectrons aqueux (fig 22)

e aq + iumli20 raquo- K 3 + 011 k = 86 1Q 3 M1 sec 1 [63]

Lespegravece reacuteactive de 1eau responsable de la formation de 1AH

es donc bien le radical OH

- 5 -

fig 19 - Influence de la concentration en glucose sur le nombre de moles dAM radioformeacutees par moleacutecule de glucose-

- 56 -

i

j

532 1

i O a 1

i 20 bull

1 i

10 lt

i

^y 2 4 6 8 10 12 Pil

fig 20 - Influence du pH dirradiaiumliOiumli sur la formation daldeacutehyde aaloiugraveque laquo (solution molaire de glucose dose 2 Hrad)

tPieges agrave OH] m

fig 21 - Influence de la concentration de divers piegraveges P -iia libres sur la formation daldeacutehyde malonique -~u - -s - lirradiation Y du glucose en solution -olcire

1 - CH3 CH OH

2 - CCH) CE OH

3 - K Br

60 -

- 5 mdash 1

51er-

f iCcedil 22 - Evol^t io le -I-ilv^- ial^1i c x ucircaii1 ormeumlegrave ^onct ion de la conceji trat icirccr uc ^IUCQJU OU preacutesence de

mdash 1 - KbdquoQ

mdash 2 - Teacutemoin eau distilleacutee

mdash 2 - CK3 CH OK

- 61 -

kcrarrie Le r a d i c a l OH ea t connu pour ecirc t r e un pu issan t cxyia

r eacute a c t i o n avec KMn04 e s t pa r exemple l a s eu l e oj i l J

j o r t orrre ur r eacuteduc teur - Dune jjianiere geacuteneacute ra l e i l

s u s c e p t i b l e d a r r a c h e r un hydrogegravene

H K

I ^ I R C mdash 0 mdash K ^ O H raquo - H C f R mdash C C

I ^ I R fi

E rrilie busiq-je i l e s t deacutecoEposj e t le r a d i c a l C

possegravede des p r o p r i eacute t eacute s semblables

OH OH mdash HjO + 0

K K

I ~ ^ _ R mdash C mdash 0 mdash H ltdeggt0 R mdash C mdash 0 + vil

I ~ I R R

R R

I I O H + S mdash C OH R mdash C mdash 0 + K_

I

- Marquages isotopiques

A une solution 5 10 M de glucoso pH 1 1 satureacutee doxygegravene esz a c

teacutee une faible quantiteacute de ce sucre marqueacute au 1 4 C en position Cx

ou C s

Apregraves irradiation (5 Mradi 130 kradh) laldeacutehyde malonique est

seacutepareacute comme preacuteceacutedemmentraquo Les purifications du complexe ave 1 bull

sont effectueacutees par cristallisations successives dans leau et par

chromatographic de partage sur colonne de cellulose Lactiviteacute

speacutecifique eacutetant constante au cours de 5 opeacuterations on estime que

le complexe est suffisamment purifieacute

Glucose rrgtaroieacute on p o s i t i o n

11deg c r i s t a l ltdeg c r i s t a l - ^ 0 u r i i U a l i c c r i s t a l icirc e l u a t chrc-

i - a l ( n o i e s ) i bull 0 mdash - Q- V 10 - 5 10 _ - 0 06 10-

A t i v i t eacute t o t a l e VL- 0 s i Mi tes

10 o i 1 C S i j 10- J 0 1 0 t is- 10 e

- i v i t ocirc s p eacute - i - i 21 10

0 1 ) h

jucircoitioi ugrave

bull - i m a l I n o l e ocirc ) 1 1 8 E io-= 115 1 0 - 6 03igt 1 0 0187 10 - 0 05^ 1 0 _

gtbullbullbull ivitiuml t o t a l e o rs 10 minutes

o- bull5 10= i 10 s idj 1 0 - e10 10-

- icirc i v i t eacute speacute = i -3V o 1 0 iK 10 1 c iraquo 1 0 1 0 ltt 1 0 1 0

b 1 0 1 0

i ----is~iumlrt - S bull - - bull bull - -JIuml l ^ 1 5lt

La r a d i c l y s e i n t e r n e e j t i c i neacute^IigeaLiO levant c o l l e p rodui te r-ar

le rayonnement car l a juantivl- Jali-Shv-Jc- ralor i ^ e ferrreacutee ir

i r r a d i a t i o n 7 e s t t r egrave s s^ i icirc r i eure gt e ucirc p glucose j e

Les bull amprOto rer-reacute^prrTit rraio-iq^e contenant l e carbone rcarqueacute -n-t bullbullbull-i- - - LJvemert de 8 igt e t

10 icircioir 1^ -lLiBaiiumles a ldeacutehydiqje e t a l c o o l i q u e

P ropos i t i ons de ae--ajd^mea

ues meca-Jpoundr5 voa r -_-

i-i-jpound lt--v-2- -Liri T L

v l a i t que- l-Mg-^t ^ t i

viuml-ovoja^ pour l a r a d i o l y s e en mi l ieu

-bullelle en s o l u t i o n en tenant compte

r a d i c a l -OH de l e a u

- 63 -

On peut concevoir que lattaque du radical OH conduise agrave

chement de H- sur lhydroxyde du carbone t

H OH

Y CHOE I CKOH

I HCO^K iO

CK OH

1

H OH -C I CHOH I CHOH

HCO I

mdashCH I CJLOH

II

Le rearrangement du radical II aboutit apregraves rupture de la

C mdash C au composeacute III

H OH

-V CHOH

H C amp + 7 kcal

mdash-c

I CHOH i CHOH

CHjOH II CHCK III

te composeacute III peut ensuite eacutevoluer agraveampns deux voice digegravere1

H ^0

I

a - Hydrolyse de la liaison aceacutetalique

CHO

CHOH

__ CHOE CHOK

COM

CEO

CKOH

CE OH

IV

l

H OH C

_ II

v- 2 C bullbull=lt-

Laiiic - i et cr suite rOcej^aire dc

-ur ie carl-o-e c du r a d i c a l V c e t t e

j i t d i rec te-re c o i t ar i i t e r n eacute -

cc

c

CHC

ci-

ildeacutehyde r-aicrirje

rc conditions expeacuterimentales to de laldeacutehyde ralonique sont

i icr-eacutes i partir de lextreacutemiteacute aideacutehydique

Counure horolytiaus de la liaison acetaliccedilue

Le radical III pourrait aussi conduire apregraves coupure horcolytique

de la liaison C mdash 0 heacuteniaceacutetalique sercolable agrave celle postuleacutee en

rrilieu solide s la forme eacutenolique de laldeacutehyde nialonique

K 0)

l c I

CHC i I CHOK CKO

CKO

omdash-mdashOH

CE OH

III

8h kcal CH I CKOE

- 6J -

CHO CHO

I I bullCHOK laquo- CH

f 1 ltCHOli CKOH

XII XIII

lit-rai responsable de la formation ugrave partir de bullbullbull-

rLi al tccli ie I riucose de seulement 0 de laldeacutehyde- r-~

Or p e t er effet penser quen milieu liquide bullbull

r aux pi extrecircmes lhydrolyse est plus facile

la -jeupure horr-dy tique

biccussion

Le-iuml variations de la concentration en aldeacutehyde mala ni que ob^t rv----

en fonction de la dose dirradiation et de la concentration e -

bullcse sert compatibles avec tout node daction indirecte

Lee effets de xalcooi du bromure de potassium et du protoxy-i--

d --ote ronf irment i attaque initiale des radicaux OH

linfluence de loxygegravene est nulle et ce gaz nest pas impliqueacute

dans lexplication des rcecanisres

I] est difficile de comparer les rendements raaiulj tidies du glushy

cose du mannose et du galactose les pourcentages relatifs dej

formes or et 9 eacutetant diffeacuterents en solution dans leau

En milieu basique la stabilisation de la forme eacutenolique de lalshy

deacutehyde malonique peut expliquer le rocircle favorisant dune eacuteleacutevation

de pH

En conclusion les meacutecanismes proposeacutes ici sont assez diffeacuterents

de ceux deacutecrits par Scherz Nos reacutesultats expeacuterimentaux ont montreacute

en effet que dans les conditions dirradiation utiliseacutees (solution

dilueacutee pH eacuteleveacute) laldeacutehyde malonique provenait contrairement agrave

lhypothegravese de cet auteur principalement de lextreacutemiteacute aldeacutehydique

du glucose

- CC -

- Extrapolation aux polymegraveres supericirz (fipound- 2)

La comparaison des re demets Ju glucose du rraltose et du maltti-

trio^e net e eacutevidence le roio Au r^rb^nc i

Lorsc- roi -vi o-t xrri li ]eacute in la lai^oi pound lycos i il j e il ny

a plu s pe_- it i 11 teacute d at tu e r ar 1er r in aux Li je eau corrt-

il est oslieacute dans les meacutecanisme- deacutecrits r 1J- ha-it

Seul lej cyles A correspondant bull 1 ex i reacuterri teacute rcr reacute iuc t ri -e

chaicircre irrite cdiraieit i laldeacutehyde rralcri pjc (ne hydre lye

de la liaison jlycosidique serait neacutecessaire) Jre f ra bull tio Je r

dicaux CH Je leau part ici erai t r le y-le E C - d autr-s

reacuteactions et eraii or censeacute ueje LIA Li lisat le - ia [reduction

daldeacutehyde rraionisue -iui deacutecroicirctrait e fonctic de la lorQuer

la chaicircre

Jre extrapolation ugrave 1 any lose condi t ugrave admet tre vc leffet bull-bull

condaire serait donc neacutegligeable Ceci cat en accord avec les reacuteshy

sultats obtenus sur lamidon irradieacute agrave leacutetat solide pour lequel

les concentrations agravealdeacutehyde malonique r augmentent pas aux forshy

tes humiditeacutes contrairement agrave ce que lon pourrait attendre de

1effet secondaire

Dans 1isomaltose les carbones 4 des deux cycles sont libres et

rien nempecircche quapregraves hydrolyse ils participent tous deux agrave la

formation daldeacutehyde malonique cest ce quon observe en effet

expeacuterimentalement

67

fig- 23 - Irradiation du glucose et de ses polymegraveres en milieu liquide agrave diffeacuterents pH

1 - glucose

2 - maltose

5 - maltotriose-

oi^h^-uirifmdash

te rr--t lti J u b i

i _a JOI-bull i bullbull l-it-hyis rraiori _bull = oer est ajouta -J volume

A_-ide d thiobarbiturique 072 g

Acide trichloracitique 1 y g

1^0 QSP 100 ml agrave 20degC

Arregravef chauffage agrave 6CdegC pendant 60 irn le meacutelarge est refroidi et

lu densiteacute optique agrave j32 rn est lue agrave laide dun spectrophoto-

mttre Optica CFt R

EVAPORATION DE LALDEHYDE MALOKIQUE

Laldeacutehyde malorique est seacutepareacute ainsi que tous les produits de

radiolyse volatils par evaporation sous vide agrave ^ucircdegC et piegeage

agrave -TS6degC (fig 26)

La solution est preacutealablement acidifieacutee par 2 ml HCL

- 69 -

qgSTALLISAilOi DU COMPLEXE

Le- -urj IP-XC ATB-AM r eacute c i i t e c o u s ic r rce -le p a i l l e t t e s d eacute c

^J^-L uprucirc i a c i d i f i c a t i o n (HCL lt m l e t r e f r o i d i s s e r c e r t -ie

bull-iorr a r j e - j r c ^ I i e s t e n s u i t e f i l t r eacute s u r v e r r e f r i t t e H C t

JHtfCKATUuiiAiiilE

J bullbull 2- bull bull bullbullbull bull i Uo- a o i i U icirc L O _oro i c r e

bull i a v bullbullbull 1 bullbull c e- f i non a r t i bull J I O ^ s e n t eacute l i - i n eacute e s

icirc-e a v-- bull 1- i e u i a -bull= gt r J e deacute - a r t a t i c

c u i -bull--- lt iy irp l e x t- bdquo o n t a_L xiquCC-r ^ ic-

bullie taille aj ro rieacuteo aux quantiteacutes agrave purifier Un lavage gt

i iric I AT5 te lCA ei egttc-G et diverc produits de raJic

Le Oi ugte ~Lt ensuite -JluC par u ir-eacute lange ea - ampiumltce

mdash mdash Par compteurs type GEIGER KULLER les solutions ( C C bull=

iz eacutevarcreacutees agrave laide ciun eacute iradicircaeur sur des coupelle i -

niriurr Ces d e m i Ore dont introduites dans lappareil e bullbull

tauje ett automatique

Par scintillation liquide Apregraves oxydation dans un four agrave catiy

le C0 marqueacute est recueilli dans pound0 ml du meacutelange suivant (fir bull

Pour un litre

220 mi dalcool meacutethylique (solvant)

330 ml de pheacutenyl-eacutethyl-amine (fixateur de C0 S)

fOO ml de toluegravene (scintillateur primaire)

7 g de Butyl PBD (scintillateur secondaire)

pu ml deau (solvant)

Lactiviteacute est mesureacutee par scintillateur liquide

PREPARATION DALDEHYDE MALONIQUE POUR ETUDE EN LUMIERE UV

Laldeacutehyde malonique teacutemoin est preacutepareacute par hydrolyse acide du bis-

dimeacutethylaceacutetal du commerce (10 ml de solution molaire dacetal

2 ml HCl concentreacute chauffage agrave 30degC pendant 60 mn) (fig 24 - 25)

- 70

fig Zh - Influence de la concentration en acide sur lhydrolyse du bis-dimeacutethyl aceacutetal de laldeacutehyde malonique (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique agrave 267 ira)

- 71 -

fig- 25 - Influence du temps de chauffage agrave 600 sur la formation daldeacutehyde malonique par hydrolyse acide du bis-dimeacutethyl-aceacutetal (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique

267 ara)

ro c IUgrave-U -iu bull c a lt-T ur e^ ^Oucircte-bullbull-- bull - UL Zul i o bull bull bull

To IOiit agtregraves chauffage i^^C agrave I ocirctuve ^ojjj^^i i h e a r e r

ADUIIIC -ii- x-^r

t i l e e s t oifLCicircueacutee j ^ r

a) lyoLhplusmnlXLnzij bull icirc- ^ e l a ^ e tie icjij de ] lii-oae e t do KBr

t J -lplusmnlirO JX ougt2rcs

- 73 -

DIFFERENTES FORMES CRISTALLINES DE GLUCOSE

Glucose du commerce (Prolabo) anhydre ou monohydrate

Sirop de glucose eacutevaporeacute sous vide (20 mrr Hg 30degC) agrave laide dun

rotavapor Biiumlchi ou dans un dessicateur en preacutesence de P_Ofl

Glucose lyophiliseacute agrave laide dun appareil Sogev type Subii-i

CHROMATOGRAPHIES GLC

Preacuteparation des deacuteriveacutes trimeacutethylsiJyleacutes Le sucre J5 mg) est

dissous dans 1 ml de N N dimethyl formamide qui a our proprieacuteteacute

nous lavons veacuterifieacute de conserver la configuratio anomerique La

silylation est reacutealiseacutee par 1 ml de N 0- bis-tri-ieacutethyl-silyl-

trifluoro-aceacutetamide O de trimeacutethyl chlorosila _e) Le deacuteriveacute obshy

tenu est susceptible decirctre chrouatographieacute en aase gazeuse

Chromatographie La chromatographie est effectue sur colonne SE 30

(2 m 18 de pouce) par eacutelution isotherme (c onne 200degC injecteur

250degC deacutetecteur 250degC) agrave laide dun chrom ographe F 30 Ferkin

Elmer

pH DIRRADIATION

lgtc TgtH -cyous sont nxeacutes par des tampon phospnate 05 M et les

pH extrecircmes sont obtenus par addition e soude ou dacide chlorhyshy

drique -

NOTA Le pH varie tregraves peu (lt 1 pIT en cours dirradiation dans

ces conditions

Vide primaire Coton de virra

Azote

liquide

(-1B0raquo Ciuml-

f

riuml 11

sp

l i Soj-ution U C - Glucose _ -

Agitateur bullbullgnetiqua

MEGE I I PIEGE 2

fig-26 - Meacutethode dextraction sous pression reacuteduite des deacuteriveacutes volatils scheacutema de principe

- TJ -

agrave Mlaquoraquoi|tugtl control (-were)

D D

f i g 28 - Meacutethode doxydation des composes marqueacutes ( intertechnique S A I l l bullcheacutema de principe)

- 76 -

CONCLUSION

Au cours de ce travail nous avons vu que laldeacutehyae malonique

Dcuvait ecirctre formeacute directement par irradiation du glucose sec ou par

1intermeacutediaire des radicaux de leau lorsque cette derniegravere eacutetait

preacutesente

Les meacutecanismes reacuteactionnels que nous avons proposeacutes ne sont sans

doute pas la traduction exacte de la reacutealiteacute mais ont lavantage decirctre

en accord avec les reacutesultats expeacuterimentaux

Leffet direct conduit agrave une production daldeacutehyde malonique proshy

portionnelle agrave la dose indeacutependante du deacutebit de dose de la temshy

peacuterature dans un vaste domaine de la preacutesence doxygegravene et de

leacutetat cristallin du glucose En revanche la teneur en eau et la

forme anomeacuterique du glucose jouent un rocircle important Par marquage

isotopique on a pu montrer que les deux extreacutemiteacutes de la moleacutecule

du glucose participent agrave la formation de laldeacutehyde malonique

Lextrapolation aux polymegraveres lineacuteaires (maltose maltotriose) met

en eacutevidence lindeacutependance du rendement de radiolyse vis-agrave-vis de

la liaison a 1 - 4 et permet de penser quil tend vers celui du

6 I ^ u i i c ugraveo110 i camelo te

Leffet indirect est lieacute agrave laction des radicaux OH de leau Il

se manifeste lorsque le glucose est irradieacute agrave leacutetat suffisamment

hydrateacute ou en solution Dans ce dernier cas et en accord avec la

theacuteorie geacuteneacuterale la concentration daldeacutehyde malonique est indeacute-

peacuteiiugravecujLt de la concentration en glucose dans une large mesure et

ne varie pas proportionnellement agrave la dose Loxygegravene est sans inshy

fluence notable mais on observe une forte activation aux pH eacuteleshy

veacutes Lutilisation de 1 4 C a permis dattribuer agrave lextreacutemiteacute aldeacute-

hydique du glucose lorigine de la plus grande partie de laldeacutehyde

malonique La polymeacuterisation du glucose par liaison 01-4 entraicircne

une diminution du rendement radiolytique Ainsi leffet indirect seshy

rait neacutegligeable dans lamylose

- 77 -

Il serait inteacuteressant pour continuer ce travail dextrapoler DX

polymegraveres plus eacuteleveacutes en utilisant divers polyholosides obtenu t ajregrave

hydrolyse meacutenageacutee de lamidon par chromatographie sur biogel jampr

exemple

Quoiquil en soit on a pu mettre en eacutevidence agrave propos de la forshy

mation daldeacutehyde malonique des diffeacuterences de comportement di rlucjo

vis-agrave-vis du rayonnement ionisant selon ou il est libre ou irccrrcr-icirc-

dans une chaicircne glycosidique Ceci incline agrave la prudence danc 1-JZ-J~

polation au polymegravere des reacutesultats trouveacutes sur un monomegravere

- 78 -

ANNEXE

Nous rappelons ici les uniteacutes utiliseacutees en radioactiviteacute et

nous indiquons leurs eacutequivalents biologiques geacuteneacuteralement fondeacutes

sur les effets que produisent les radiations ionisantes dans lorshy

ganisme

On trouvera les mesures pratiques fort bien deacutecrites dans la

thegravese de Monsieur Jean MORRE deacutejagrave citeacute

- 79 -

UNITE DACTIVITE

Le curie (Ci) Le curie caracteacuterise la source eacutemettrice

La masse de radioeacuteleacutement pour une activiteacute de 1 curie est tregraves

variable

mdash 3 tonnes duraniur 3S

mdash 09 rg de cobalt 60

mdash ^3 microgrammes dor 198-

Ceacutetait dabord lactiviteacute de 1 gramme de radium- Officiellement

cest la quantiteacute de tout radioeacuteleacutement dans lequel le nombre de

deacutesinteacutegrations est de

37 x 1 0 1 0 par seconde

Lactiviteacute massique ou speacutecifique est lactiviteacute par uniteacute de

masse dune substance consideacutereacutee Elle sexprime en curiegramme

ou en ses sous-multiples

UKITE DEXPOSITION OU DE DOSE EMISE

Le roentgen (R) Il caracteacuterise un faisceau de rayons X par ionisation

provoqueacutee dans 1air

On mesure ici la charge eacutelectrique transporteacutee

1 R = 2083 x 10 9 paires dions par croa dair

1 R = 16 x 101 paires dions pa granirc d air

1 R = t Ues cm3 dair = 770 Ues gramme dair

1 R = 677 r 10 e MeVcm3 dair standard

1 R = 0838 rad

1 R = 524 x 10 7 MeVg d a i r = 52 x 1 0 1 3 eVg d a i r

1 R = 0107 ergcm 3 d a i r = 869 e rg g d a i r

1 R = 93 e r g g d eau ou de t i s s u s v i v a n t s

- 80 -

UNITE DE DOSE ABSORBEE

Le rad Internatic nalement 09^3) raquo c est luniteacute de dose absorbeacutee-

Elle est fonction des caracteacuteristiques du champ de radiation o~

point consideacutereacute et de la composition eacuteleacutementaire do la natiegraverishy

en ce point

Elle est eacutegale agrave une eacutenergie diviseacutee r-ar une ira se

Indeacutependamment du temps passeacute agrave ceacuteder leacutenergie

1 rad = 100 t g de matiegravere quelconque irradieacutee

s 01 joule par kilogramme

La valeur du rad est sensiblement eacutegale agrave leacutenergie libss-bull- bull_--

de leau (ou des tissus mous irradieacutes) par an faisceau io r-yz X

tel que lexposition soit de roentgen

On peut se servir du rad avec des rayons X gamma neutre bull-bull-

trons protons

Remarques A une exposition de 1 roentgen correspond ure dose

absoijeacutee de

mdash 0869 rad dans lair

mdash 09S rad dans les tissus mous

mdash 08 agrave 097 rad dans leau pour des rayonnement

deacutenergie comprise entre 10 keV et 3 HeV

Si une chambre dionisation a donneacute pour des photons deacutenergie

infeacuterieure agrave 3 WeV agrave un certain endroit dans lair une exshy

position de 1 roentgen le corps humain agrave la mecircrce place receshy

vrait 096 rad

ME5DRES BIOLOGIQUES

Le LET (Linear Energy Transfert) 1 keVmicron deacutecrit leacutenergie

deacutepenseacutee drns les tissus en fonction de la longueur du parcours

LEBR (Efficaciteacute Biologique Relative) = I rayon X de 250 keV

dionisation speacutecifique de 100 paires dions par micron deau ou

de tissue Cest une ionisation speacutecifique-

- 81 -

Le REM (Radiological Equivalent Man) = effet biologique ducirc agrave

labsorption de 1 roentgen de rayons X ou gamma

Un rem = 1 rad X EBR

= EBR e rSEcirc d e tissus

Mesure indispensable agrave leacutetude de certains paramegravetres telles la

radiosensibiliteacute cer luniteacute pratique utiliseacutee pour les vashy

leurs de radiorrotec t _-i

Si lon connaicirct la dose absorbeacutee on peut passer acirc la notion

deacutequivalent de ucirczr2 en pondeacuterant la valeur trouveacutee par un facteur

exprimant le risque relatif correspondant agrave la qualiteacute du rayonshy

nement

Cest le facteur de qualiteacute FQ relieacute agrave la densiteacute des pheacutenomegravenes

eacuteleacutementaires dionisation et dexcitation au voisinage du parcours

de la particule chargeacutee

REM = RAD X FQ

Le rem correspond au risque encouru par un organisme huma_n ayant

reccedilu une dose de 1 rad de rayons X ou gamma

PRINCIPALES VALEURS DE FQ

Rayonnements FQ

X gamma 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale gt 003 HeV 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale lt 003 MeV 17

Neutrons thermiques 3

Particules infinies naturelles protons de faible eacutenergie neutrons rapides 20

Noyaux lourds de recul fragment de fission 20

Une personne soumise pendant un an agrave un flux de neutrons thermishy

ques de 700 Ncm asec recevrait un eacutequivalent de dose de 5 rem

laquelle est la dose annuelle maximale admissible fixeacutee pour la

cateacutegorie de travailleurs dits directement affecteacutes agrave des trashy

vaux sous rayonnements

- 82 -

Le rem est leffet biologique de 12 g de radi-m 226 agrave un megravetre

pour les tissus exposeacutes pendant une heure

Outre la quantiteacute deacutenergie ceacutedeacutee agrave la matiegravere irradieacutee il faut

tenir compte aussi du temps neacutecessaire pour deacutelivrer cette eacutenershy

gie

Une mecircme dose provoque des effets moins graves si elle est eacutetaleacutee

dans le temps Si le temps est suffisamment long une dose mecircme

importante narrive jamais agrave provoquer des effets dits seuils

Les normes de seacutecuriteacute (ou) doses maximales admissibles sont resshy

pecteacutees si lon calcule agrave lavance le temps de travail maximal

en preacutesence du rayonnement

En prenant lheure comme uniteacute de temps on aura

mdash deacutebit dexposition = en Rh

mdash deacutebit de dose absorbeacutee = en radh

mdash deacutebit deacutequivalent de dose = en remh

EFFETS SUR LORGANISME DEFINITIONS DES LOUES

Dose Maximum Admissible cest la dose totale de radiation reccedilue par

un individu et jugeacutee incapable de causer des troubles appreacuteciables

au cours de lexistence Elle varie sil sagit de la seacutecuriteacute inshy

dividuelle dune petite ou dune large fraction de la population

Concentration Maximum Admissible Elle repreacutesente la concentration de

chaque radioeacuteleacutement dans leau et dans lair qui apregraves obtention

dun eacutetat deacutequilibre dans le corps de lindividu qui la ingeacutereacutee

ne donne pas une irradiation corporelle totale deacutepassant une vashy

leur de 03 rem par semaine dans lorgane critique (organe le plus

sensible agrave ce radioeacuteleacutement)

- 83 -

Officiellement la CMA dun radionucleide est lactiviteacute volumique

de ce radionucleide dans lair inhaleacute c dans leau de boisson

qui pour une inhalation ou une ingr -ion exclusive et continue

entraicircne leacutequivalent de dose maxi al admissible au niveau de

lorgane critique lorsque leacutequilibre est atteint ou apregraves cinshy

quante ans dans le cas de radioeacuteleacutements agrave peacuteriode effective longue

Leacutequivalent de dose est deacutefini pour les besoins de la protection

Cest le produit de la dose absorbeacutee par le facteur de qualiteacute

le facteur de distribution de dose et dautres facteurs adeacutequats

bull C H mdash C H -I I

UN Off

- C - C H -I I

OHOH

H C - C H - C H mdash C H -I I I I OHOH OH OH

CHmdashCH-CHmdashCHmdash i I I I bull OH OH OH OH

bullCHmdashCHmdashCHmdash OH- CHmdashCHmdashCHmdashCII- CHmdashCH=CHmdash 0 - + 1

bullC-

1 1 raquo II 1 1 II OH OH 0 O- OH O

Meacutecanisme proposeacute par H SCHERZ

iIV3~SITS LE E2CIT t 3 C C r i l

HT ESS SCIZICSS

U K - A S 3 E L L 3 H I

- bull bull -23 _ _ D E _ _ 3 A _ -icirc_sos

agrave 5- ^ ~ VF

Le Vico-yreacutesident de lUniversiteacute

Universiteacute de Droit dEacuteconomie et des Sciences

A I X - M A R S E I L L E III H - DUSSARDIc2

FACULTEacute des SCIENCES et TECHNIQUES 1raquo SAINT-JEROME Rue Henri Poincar 13397 MARSEILLE CEOEX 4

81raquo -

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Imprimeacute par le Bureau de Documentation

CENCADARACi1E

Page 8: ETUDE DE LA FORMATION DE L'ALDEHYDE MALONIQUE AU COURS DE

EFFET DE MATERIALISTIC

ffET COMPICN

hs

fig1 - Repreacutesentation graphique des divers effets en fonction de leacutenergie des photons incidents et du numeacutero atomique z du milieu irradieacute

- 6 -

Cette conversion deacutenergie en masse neacutecessite une eacutenergie deux fois

supeacuterieure agrave celle associeacutee agrave un eacutelectron (MCT = 05 KeV) Il

r est artiiuerert observeacute que dans les ni lieux agrave numeacutero atomique

eacuteleveacute irradieacutes avec dej photons deacutenergie supeacuterieure i 10 Ne V

C est leffet Corto lui est preacutedominant au cours de 1 irradi a-

tic bull_bull s aiirerts constitueacutes essentiellement d oxygegravere d arote de

jaL-ro et d Vvagraverzccedilc-ye composeacutes i numeacutero atomique faible Le rayoiumliicircc-

rert agrave b degCo dont leacutenergie 133 et 11 HeV est tregraves nettement infeacuteshy

rieure au seuil deacutenergie dactivation voisin de 10 MeV nentraicircne

jamais de radioactiviteacute induite Son action consiste agrave arracher d^r

eacutelectrons au milieu et = porter certains atones da de eacutetats ex-iteacutes

Lorsque leacutenergie dexcitation deacutepasse certaines limites - bull bull lt -

ture des liaisons covaientes entre let atomes et formation ni

libres Ceux-ci eacutevoluent ensuite pour donner des produite laquot-ub c

sort les produits de radiolyse Cest leacutetude de cette derniegravere eacutetape

vui est entreprise ici dans le cas de laldeacutehyde maionique

II - USITSS DOSIMETRIC

Tous les effets produits par les radiations ionisantes nui sont

susceptibles decirctre mesureacutes quantitativement peuvent ecirctre la base dune

rreacute tho de dos ineacute t ri que -

La mesure de lionisation de lair a eacuteteacute utiliseacutee pour la deacutefishy

nition de leacutenergie eacutemise Le roentgen est la quantiteacute de rayons X ou y

telle que leacutemission de particules qui lui est- iszzzilc dans 0001293 g

daii jjruvoque plusmne transport de 1 Ues deacutelectriciteacute de signe quelshy

conque 1352 ou la formation de 29-109 paires dions par cm 3 dair sec

Cependant toute leacutenergie traversant un milieu nest pas absorshy

beacutee et de plus il nest pas possible de mesurer lionisation produite

dans un solide Ainsi on a deacutefini luniteacute de relation absorbeacutee le

rad qui correspond agrave la dissipation de 100 ergs ou 2k 10~ 6 calories

dans un gramme de natiegravere [36] Dautres uniteacutes ont eacuteteacute creacuteeacutees (Rep

Re-m) elles sont fondeacutees sur limportance de leffet produit dans le

milieu reacutecepteur en biologie cela correspond agrave leffet destructeur

En annexe on preacutesentera quelques exemples deffets sur lorganisme afin

- 7 -

dillustrer les moyens de protection indispensables lorsouon manipule

des eacuteleacutenents radioactifs Les principales uniteacutes seront rappeleacutees sur

un tableau Nous utiliserons le rad canuse uniteacute de dose ainsi que sec

multiples krad = 10rad 1 Hrad = 10 rad Une mecircme dose pouvant ecirctre

distribueacutee plus ou moins rapidement la notion de deacutebit de dose traduit

1eacutenergie absorbeacutee par uniteacute de temps Il est proportionnel agrave la puisshy

sance de la source utiliseacutee et varie en fonction inverse du carreacute deshy

lagrave distance qui seacutepare la source de leacutechantillon

La mesure de leacutenergie absorbeacutee nest pas effectueacutee calorirrieacutetri-

queaert en raison des faibles quantiteacutes de chaleur deacutegageacutees rais gracircce

icircraquo une reacuteaction radiochimique particuliegravere la conversion de Fe en

-0 krad- Loj icsej sjiumleacuterieures sont mesureacutees par extrapolation

bullV - C mdash raquo laquos bull H0 bull laquo bull 0

Fe f OH -Fe+1 + OK

F e + + + H0= m~ Fe bull H0 2

OH + H + raquo- HjO

H0~ + H raquo- HJOJ

III - DOSAGE PS LALDEHYDE MALONIQOE

La meacutethode faisant intervenir lacide thiobarbiturique nous est

apparue la plus satisfaisante

Laldeacutehyde malonique (AH) peut ecirctre doseacute par colorimeacutetrie [33]

en utilisant sa proprieacuteteacute agrave reacuteagir sur le malonylthioureacutee ou acide 2

thiobarbiturique (ATB) en ailieu trichloracctiqu^ pour donner un complexe

absorbant agrave 532 n-m (fig- 2 )

- 8 -

1 _

DO

I

v_ 4 9 0 532 Longueur

donde nm

fig 2 Spectre dTabsorption en lumiegravere visible du complexe Aldeacutehyde maIonique Acide thicircobarbiturique

- 9 -

LAT^b se p reacutesen te sous t r o i s formes tautomegravercs

O OH

HsL --OH

O HjJ-^X-H

Selon Percheron [raquoQ] laldeacutehyde malonique reacuteagit sous sa forme eacuteno-

lique CHO - CH = CHOH pour conduire au composeacute suivant L ^ ]

9 ^ N-^CH CH CH^S

En revanche Mesnard et Devaux [2] proposent une aut^p formule

CHOH QH ^H OH

HSW k sK Js H ^O^ ^ O

Nous ne nous sommes pas attacheacute agrave deacuteterminer la structure exacte du

complexe mais nous avons veacuterifie quil se formait effectivement que

lon utilise laldeacutehyde malonique du commerce laquou bien laldeacutehyde ma-

lonique de deacutegradation du glucose- Par ailleurs on a montreacute que deux

moleacutecules dATB reacuteagissaient avec une moleacutecule daldeacutehyde malonique

ce que nous avons veacuterifieacute par gravimeacutetrie

Le produit de la reacuteaction est un pigment rouge speacutecifique son

spectre visible nous lavons dit preacutesente un maximum dabsorption

optique agrave 532 nra ainsi quun eacutepaulement agrave h$Q nm Dans les conditions

utiliseacutees la reacuteaction est complegravete avec 2 ml de reacuteactif (fig- 3)i

apregraves 30 minutes de chauffage agrave 60degC Elle nest pas ou peu perturshy

beacutee par la preacutesence de glucose en concentration molaire (fig 4) La

densiteacute optique agrave 532 nm est proportionnelle agrave la concentration inishy

tiale daldeacutehyde malonique

Dans une solution inconnue la teneur est mesureacutee par comparaishy

son avec une courbe de reacutefeacuterence (fig 5)bull

fig 5 - Influence du volume de reacuteactif (ml) neacutecessaire pour doser 2 ml dune solution 10 - s daldeacutehyde raalonique Volume total constant (h ml)

laquoM CO m

o ci

1

s

1

s

30 60 Temps de reaction mn

fig4 - Influence du temps de chauffage agrave 60C sur la reacuteaction Aldeacutehyde malonique - acide tbiobarbiturique

bull en labsence de glucose bull en preacutesence de glucose (molaire)

fig 5 ~ Variations de la densiteacute optique agrave 532 nm en fonctiua de la concenshytration initiale en aldeacutehyde malonique

- 13 -

Le coefficient dextinction moleacuteculaire e agrave 5J2 nm est tregraves

eacuteleveacute (56 10amp m - 1 cm - 1) Lee quantiteacutes mesureacutees pourront ecirctre tregraves

faibles ce qui est dailleurs le cas dans le glucose iiradieacute (de

lordre du Mgg)

IV - ISOLEMENT ET PURIFICATION DU COMPLEXE

En raison des tregraves faibles quantiteacutes daldeacutehyde malonique preacuteshy

sentes dans le glucose irradieacute cette eacutetape dans notre travail a deshy

mandeacute une mise au point particuliegravere

Laldeacutehyde malonique est seacutepareacute par evaporation sous pression

reacuteduite puis condenseacute dans un piegravege agrave azote liquide Le complexe est

ensuite formeacute par action de 1A1B et est purifieacute soit par cristallishy

sation soit par chromatographic sur colonne de cellulose Les technishy

ques opeacuteratoires sont deacutecrites dans le dernier chapitre

V - INDICATEURS NUCLEAIRES

Leacutetudedu meacutecanisme de radiolyse a eacuteteacute effectueacutee en utilisant

lisotope l 4 C introduit seacutelectivement en position 1 ou en position 6

La fraction de moleacutecule ainsi singulariseacutee peut ecirctre mise en eacutevidence

dans laldeacutehyde malonique purifieacute On pourra suivre ainsi le devenir

des atomes de carbone du glucose

Le glucose 1C 1 est preacutepareacute au laboratoire des radioeacuteleacutements par

action du cyanure de sodium Na - 1 4C s N sur le D arabinose le glucose 1 4 C 6 est obtenu agrave partir de cyanure de potassium K - 1 4 C = N sur lal-

do 5 0 (1-2) isopropylidegravene D xylofuranose

Le l e est eacutemetteur de rayons P peu

eacutenergeacutetiques facilement ralentis par

la matiegravere

Deux techniques de comptage ont eacuteteacute

utiliseacutees

le fortes activiteacute-

ou ctto-iej ave bull le (

-i fi o de lcrdre de --ra ltbullbull bull bull

bull c irraiieacute o y-lu t io let- CciarM )

le L- a l rriir en eacuteteacute neu1 bull

La --J bull bullltbull bull deacute te Leur ct aicr^

de ratire la r-j en-- iu i- bullbull te-jr rest pi s rroorcrro 0

la _aiteacute deacutercjeacutee (fi lt-bull)bull -cue avorc utiliseacute acirciis ce c a le

courtage or ucintiiiatio liquide Ici leacutererrie de radiatic-r S

r es t ccedilaj eacuteiTise dans 1 eipa-e v - rs L r de lecteur mais trans f eacute r-icirce

ar ienisatic - un olvait jcintillaieur rinaire qui retourne ~lt

leacutetat forianental er eacutenettat uu -uartur de iurriegravere ex-itart agrave

i tour un solvant scintillateur secondaire Les rnotons ue proshy

duit ce dernier en revenant agrave son eacutetat fondamental arrachent des

eacutelectrons agrave une rhotocathode creacuteant une impulsion electric- qui

est ensuite amplifieacutee- La r_reseree ugrave un corps absorbant une- grande

partie des photons lumineux se traduit par une diminution consideacuteshy

rable du rendement de comptage (fig ) Cest le cas du complexe

de laldeacutehyde naloniaue avec lATB Afin de supprimer cet effet de

quenching on brucircle les eacutechantillons radioactifs dans un four

sous courant doxygegravene Le gas carbonique 1 4 C 0 _ raquo=t piege ^laquor xa

rheacuteyiuml^i5thylaiAcircne et le carbamate incolore ainsi formeacute peut ecirctre

traiteacute directement en scintillation liquide

4 C Les activiteacutes speacutecifiques As = sont exprimeacutees

4 C + l S C i a C dans l e s deux types d expeacuter iences en nombre d impuls ions par mole e t

par dix minutes-

fig 6 Influence de le quantiteacute duiiumle solution 10 M daldeacutehyde malonique eacutevaporeacutee sur le rendement de comptage dun appareil GM

- 16 -

o 05 rng de matiegravere froide ajouteacutee

fig 7 - Diminution du rendement de deacutetection en scintillation liquida en fonction de la quantiteacute de complexe color non radioactif ajouteacute agrave la solution

Mais le fait dintroduire un marqueur radioactif dans u

-icircgt- L-icirct-gtTo ire radiolyse interne qui sajoute agrave celle rov

irradie tiu Ceci rous aregravere donc agrave faire une correction ^ bull

ltbull a- ti vite eacuterif i-e cor res oidart agrave la seule irradiation cz

NY-u a bullbullbullbull- ai srd Tx-ur i aldeacutehyde calonique provenant de la

Jicije u- ~amp-re ex teacute rieure - loue avorr ensuite mesureacute laldocirc

-rirjo total la difference CJS done laldeacutehyde produit ar

j- o cxti-rrc- ojle Cclt activiteacutes sccedileacutecifi--es sont rarpcrtO--

a- k-l-o J e deacute art

I _ MISS EN EVIDENTE DE LALDEHYDE KAgraveLC-IQUE DAiiS LE bullbulliLIXOSE

IRRADIE DEFIITIC- DEQ SSLX EFFETS DE RAiI0LIuml3E

_e Rf de rci^raticn Jr euii iideg do jiiico doc ^om lox^j OL tbull-

bullbull partir du glucose irradieacute ot ie laldeacutehyde maloi ue teme-i ot

E cur re de rar sa forme eacuteioiiie laldeacutehyde raicirc oriie ab~

crce e lumiegravere violette [5^]- Le r ax i mur d abc or tier 01 milieu bashy

sique e iue = 2c m ( roeiTirieri d exi tion moleacuteculaire

27 0 ~ cm - 1 j et agrave 2HH r~ cr mille aide Le spectre Itruviclet

du glucose bullrrayieacute preacutesente les mecircmes caracteacuteristiques (fig- 9) raquo alors

que le glucose teacutemoin nabsorbe pas dans cette reacutegion

Ces reacutesultats montrent ue laldeacutehyde rralcniqije cet iriicc-ta-

blemert preacutesent dans le glucose irradieacute Pour les eacutetudes quantitatives

nous avons utiliseacute la mesure de labsorption agrave 532 nn du complexe ATB

meacutethode simple et reproductible

Les reacuteactions de radiolyse peuvent ecirctre initieacutees de deux faccedilons

Soit directement par distribution de 1 pijic agrave la moleacutecule elie-

i-ecircme (cest leffet direct encore appeleacute primaire) soit indirectement

par la formation agrave partir de leau de radicaux hautement reacuteactifs qui

agissent ensuite sur la moleacutecule de soluteacute (cest leffet indirect enshy

core appeleacute secondaire) La teneur en eau de lamidon industriel eacutetant

relativement eacuteleve (13 ) les deux effets doivent se superposer au

cours de lirradiation f est la raison pour laquelle nous avons eacutetushy

dieacute le meacutecanisme de formation de laldeacutehyde malonique dans le glucose

irradieacute sec ou en solution

100

30

60

40

20

i i | i i i I | i i

50

I II I I

i H laquo

150 2 0 0

i l

250 3 0 0

fig 8 Spectre de masse du complexe aldeacutehyde alouiquo icide Uiioharbitiri

Speotromegravetre ugravee masse L KB 9 000 Ocirc entreacutee direct T^ - - -itO0

ig 9 - Spectre UV du glucose irradieacute 1 - traceacute en milieu acide 2 - traceacute en milieu basique

KIVLfc JE I tKFE PfclKAcirclki

I --bull i-re C gt 0 e rroies dald--hy ie ^

(-IiiCoucirc ltt jar ireacuteccedilarad

Influence de la nature du Kaz

Le rerderent radiolytique en aldeacutehyde ra

ugraveart de la nature de latmosphegravere dans 1

glucose en cours d i rradiat ion En part i

doxygegravene n est pas neacutecessaire agrave la reacuteac

- Influence de la tempeacuterature

On nobserve pas de variations dimportance ro

tempeacuterature dirradiation dans le domaine 0degC

vancicircie au-dessous de 0degC la teneur en aldeacutehyt

plus faible comme elle lest dailleurs pour

tie des produits de radiolyse de lamidon Il bull

dans ces conditions les radicaux libres former

moleacutecule de glucose se recombinent rapidement

glucose rad -raquo-B + H recombinaiscn

T 2 50 750 125 0 Dose krad

fig 10 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde raaloiique

y^- Premiegravere seacuterie de mesures bull Deuxiegraveme seacuterie de mesures

Apregraves irradiation le glucose est dissous en concentration molaire dans de leau distilleacutee

Temp uc +00

fifjll - Influence de la tempeacuterature d malonique radioformee

bullPremiere sirie de mesures bullDeuxiegraveme ceacuterie de mesures

irradiation sur la quantiteacute daldeacutehyde

i COC L- vla _ i W

bull-bull gt - - - U - U L i bull lt

bull bull bull - bull bull _ bull bull bull c r i o y -

-aitre iuml a u t a i t i l - i inu c r t a r t e

bull- v o v - i i r- - bull - -OJ-

L ara y x gte c bull re 3i t

i V----- r e Lrv- ij a bull_bullbull-

= -irT i v ie laquoa t i t v bull- -iv J pound -bull JCI1 e r a d i o f c r r v 5 - en

_ e t (bull - r pound oa - - - o- bullbull -o i or a r n b l e e = e e l --c

a - i i ^ ] - ampl -poundbullbulllaquo OLVOL rof i - t -o r a u c-noJIcirc t i o r J e deix

bull aa- - - t - c -

- -1 bull -e - e bull r eacute cdV-rac a j x j u M e Jiuniiii tC- a t t r i -

iil v agrave bullbull t a b i i ^oi-e t i e ia i - v hyror--i- e t re I C J h y d r o -

1 bull- i-j co u t -ox Je e a u CC-J l i a i s o n s r - e r n e t t r a i e n t

AIU j a r t l e t r a f e - t ci eacute no r e i t le 3 i r o l e ^ u i e s a c t i v eacute e s agrave l e a u

t_ r icirc amp i t r e j a r t une p a r t i e de l eacute r e r r i e r e ccedil u e s e r a i t a b n o r b eacute e

r l u ^ r r Jr tur ir

ltt r a n s f e r t agrave l e a u

r a d i o l y s e

rjj-t bullbull_bull agrave e s l i a i s o n s h y d r o g egrave n e

I ig12 - Influence de deux mois de conservation de glucose irradieacute sur le spectre en lumiegravere visibleapregraves reacuteaction avec lATB 1 - Tempeacuterature de conservation + 30degC 2 - Tempeacuterature de conservation 0degC 3 - Tempeacuterature de conservation - 40degC

DO

53

2

f

05 laquo

03- ^y

01-

1 10

1 3 0

H u m i d i t eacute (

fig-13 ~ Influence de lhumiditeacute du glucose sur la quantiteacute daldeacutehyde maIonique radioformeacutee

- 27 -

Les radicaux de leau pourraient eacutegalement particix-er agrave leffet

protecteur en donnant par recombinaison le glucose de deacutepart ou

on modifiant 1 eacutevolution des radicaux mis en jeu laquoans la formashy

tion de laldeacutehyde- Cot aspect sera eacutetudieacute ulteacuterieurement avec

le rocircle des OH-

mdash U effet activateur preacutepondeacuterant aux teneurs en eau eacuteleveacuteer

correspondant agrave ce que lon deacutesigne par effet secondaire et at-

trifcuable aux radicaux de leau hautement reacuteactifs

radiation V glucose raquobull aldeacutehyde nalonique + autres produits de radiolyse

[radicaux intermeacutediairesmdashaldeacutehyde malonique + autres produits de radiolyse

f - Influence des piegraveges agrave radicaux libres

Laddition de K Br supprime les radicaux OH de leau formeacutes en

cours dirradiation La teneur en aldeacutehyde malonique est alors

constante pour des teneurs en eau comprises entre 0 et 75

g - Influence de la structure cristalline du glucose

La structure cristalline du glucose irradieacute contrairement agrave ce

qui a eacuteteacute observeacute avec laciditeacute radioformeacutee Q53]ina pas dinflushy

ence sur la quantiteacute daldeacutehyde obtenue On peut penser que les

diffeacuterences observeacutees entre les formes anomecircres du glucose ou eacuteii-

tre les divers sucres isomegraveres lorsquon effectue les irradiations

agrave leacutetat solide sont effectivement dues agrave la steacutereacuteochimie relative

des groupements hydroxyle

h - Influence de la configuration anomeacuterique du glucose (fig 14-)

A leacutetat solide le glucose 3 conduit agrave un rendement radiolytique

16 fois supeacuterieur agrave celui du glucose commercial qui est constitueacute

principalement de forme a comme nous lavons veacuterifieacute par chromatoshy

graphic en phase gazeuse des deacuteriveacutes trimeacutetfaylsilyleacutes

532 Longueur donde nm

^ i n uo-nerl re ri- o - r u ie arit-- -i a iagraveocirchyie na loni rv i i iofcrraeacute

t i^coo 0

^

CH2OH

tfUgrave Cs-^mdasho

r ~- L CHOH

HO^C 3 amp H OH

D-G111CQSE

CHOH CH2OH

anomfere (3 bull X _4Bnm_ere o-

Mar Liair-2 isotopiques

Cec cxjl-rierces nous ont conduit agrave travailler dans des corciii-

ii re ot pas rigoureusement anhydres puisque les composeacutes -

-- - o-i livreacutee er solution aqueuse Mais avec 10 dhuiriditv

-i ours lapparence physique dune poudre et la figjre S bull

ratre ue le rocircle de ces 10 est faible sur les proportion

jeacutehyde malonique radioformeacute

le coiution de glucose marqueacute (Cj ou C s ) est incorporeacutee de fa-

] lus homogegravene possible agrave du glucose froid anhydre la teneur

eau finale est de 10 le meacutelange est ensuite irradieacute agrave 0 Er-

Apregraves dissolution distillation sous vide et purification par v-

tnatographie du complexe avec lATB les concentrations en aldeacutehv

ma]onique sont mesureacutees en moleslitre par colorimeacutetrie (D0- gt

du complexe ATB) en se reacutefeacuterant agrave une courbe eacutetalon les activit

deacutetermineacutees par scintillation sont exprimeacutees en coups par 10 m

al de solution Capregraves deacuteduction du bruit de fond)

- 30 -

[As (malon)l As (glu) J A

nb coups Lactiviteacute speacutecifique As Crnalon) = des eacutechantillons

nb de moles est pratiquement constante au cours des trois derniegraveres opeacuterations

le complexe eit donc suffisamment purifieacute-

Or deacutetermine eacutegalement lactiviteacute speacutecifique As (gluj du glucose A devrait repreacutesenter la fraction dal-

JA deacutehyde malonique provenant de lextreacutemiteacute du glucose marqueacute (1 ou 6)

Cependant nous lavons vu le glucose est le siegravege dune radiolyse

i terne par les particules de lisotope radioactif- De laldeacutehyde

malonique marqueacute est susceptible decirctre produit en quantiteacutes daushy

tant plus importantes que le stockage avant irradiation a eacuteteacute plus

long Il ne perturbe pas de faccedilon appreacuteciable la densiteacute optique

agrave 532 n-m- (le glucose marqueacute est en quantiteacute neacutegligeable) mais

augmente lactiviteacute et par suite lactiviteacute speacutecifique

Afin de calculer le terme correctif du glucose marqueacute est ajouteacute

agrave du glucose froid deacutejagrave irradieacute dans les mecircmes proportions et les

mecircmes conditions que preacuteceacutedemment Laldeacutehyde malonique radioforme

non marqueacute est utiliseacute ici comme entraicircneur et on mesure lactishy

viteacute speacutecifique du complexe purifieacute que lon rapporte toujours agrave

celle du glucose pour tenir compte des fluctuations de marquage

|As (malon)|

[ AE (glu) J = B B

bull Cest en fait la diffeacuterence A - B qui repreacutesente la fraction dalshy

deacutehyde malonique formeacute par irradiation provenant de lextreacutemiteacute

eacutetudieacutee de la moleacutecule de glucose

Les reacutesultats sont rapporteacutes dans les tableaux 1 et 2

On peut en conclure que lorsque le glucose est irradieacute agrave 3 eacutetat soshy

lide agrave la teneur en eau de TO semblable agrave celle de lamidon inshy

dustriel 23 de laldeacutehyde malonique sont issus de lextreacutemiteacute alshy

coolique et 13 de lextreacutemiteacute aldeacutehydique- Aux erreurs dexpeacuteshy

rience pregraves la somme des fractions corrigeacutees est eacutegale agrave 1

Tableau ndeg 1

Glucose J C B

Teacutemoi El rradieacute

Chrolaquoatograpnie Ndeg 1 2 3 i 5 1 P 3 k 5

Concentration de leacuteluat 365 k8 bulla 237 86 155 6 81 15 x 10 mml

1er comptage corrigeacute 597 596 5gt2 258 31it 5668 2336 3152 4950 coups10 m

2egraveme comptage corrigeacute 599 ^95 53 223 30H 5658 2259 2758 52t3 coups10 mn

Activiteacute speacutecifique 1 16 12ltt 12 111 362 365 389 389 328 x 10- coupe10 mnm

Activiteacute speacutecifique 2 161 103 12 9ltt 350 365 376 3raquo0 ii 9 x 1C- coups10 mnm

Rendement total 60 33 7 E 53 20 10 E

IV ne ugravet J ^rrcc lion

ionibrc do ^oupjiO mn tour 0 rj iicoce Jo deacutepart

A c t i v i t eacute opocircciiiiue on coupunio Lev 0 ru du ^lucoiio -k iucircparl -

A c t i v i t eacute speacutec i f ique moyenne do 1 a Lileacutehy malonique p u r i f i eacute (coupanolc 10 mu) raquo t o 9

Propor t ion As mal or

AJ g l u

l-ro

Ai rrjaJu

riv

Giucoije i-C

I r r a d i eacute

Chromatographie Ndeg 1 1

2 3 lt

Concentration de leluatl 118 95 91 pound60 IS1- 1 Iuml 50 bull

1er comptage corrigeacute

2vvfi -yr-iit--

ActiviU- C- i fi

Rendement l rtaj

Terme de correction - V7fclt-

Nombre de coups10 mn pour 01 ce de gluc ose de deacutepart 9 600

Activiteacute speacutecifique en coupsmole10 mn du glucose de deacutepart 21109

Activiteacute speacutecifique moyenne de laldeacutehyde malonique purifieacute Ccoupsmolo10 mn) 45109

As malon Proportion mdash raquo 214 As glu

Proportion corrigeacutee

As maloni As malon] glu I As glu

lt 000

gt010 9

16 9 10 9

- 25 -

La moleacutecule daldeacutehyde malonique contient donc toujours soit le

bullarbone 1 du glucose (dans 12 des cas) soit le carbone 6 (dans

icirc de cac) ce qui exclut leacuteventualiteacute de formation agrave partir

de atomes t3 ou ^^5 dailleurs peu probable car elle neacuteshy

cessite deux ruptures de la chaicircne carboneacutee

- Propositions de meacutecanismes

Leacutenergie de la radiation va entre autre exciter la moieacutecylo w

TUagrave la rupture- La reacuteaction corrneicera par la scission de Is Iilaquo

son la plus faible Nous discuterons plus loin les facteurs cor c

rationnels qui peuvent orienter cette coupure initiale On peut

proposer deux meacutecanismesi compte tenu de la double origine de la

deacutehyde nalonique

a - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute alcoolique

La rupture initiale de la liaison heacutemiumlaceacutetalique peut ecirctre e

visageacutee comme une scission conseacutecutive au deacutepart dun radin

H du carbone 1 cette eacutetape endothermique neacutecessite enviroi

92 kcal

H OH 0 OK

c bull c

a (CH0H)3 (CH0H)3

S s c i s s i o n

0 CH MJrad bull CH

CH OH CH 2 OH

I glucose II

La rupture de la liaison C 3 - C 4 (83 kcal) et le deacutepart dun H

du carbone 6 (99 kcal) neacutecessaires agrave la formation de laldeacutehyde

malonique peuvent ecirctre suivis de leacutetablissement dune double

liaison C=C (-egraveh kcal) Un des radicaux (III) obtenus est un

glycol allylique On pourra consideacuterer un radical comme une

espegravece deacuteficiente en eacutelectron donc stabiliseacutee par loxygegravene-

0

copy

1 a iiflicircryde inaj -ije

bull bullbullgt i i^ i torrvid iuiro ( I I ) cnbi- ecirc t r e conf i r

ijfe e ocircviucircoicirc-cc- au la iuml ia ra to i ri- _ igt5] i a c ide 5

iquucirc (VI)

- 3 -

O CH

C

(CHOH)

I H r ~ CH

I Ciyii

I I

0

b - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute aldeacutehyacirci^-jg

Le deacutepart dur hydroxyle OK neacutecessite jie eacutere celle de la rupture de la liaison C mdash O heacuteria

Lattaque en C a est susceptible de conduire agrave selon le processus suivant compeacutetitif du preacute^

H 0--

-C

H C ^ OH

(CHOH)

I CH

ad

O CHjOl c_oi

I VII

- amp -

Apres coupure C3 mdash C4 et reacutearrai pounderrciit (^ kcaiuml )

H OH ii

iC mdash OS

CKOE

0 Ci

CiiOK

VII

Ciijugrave

VIII

i-aldeacutehyde iralcnirje cet obiom r ar hyagraveroiv^c -io bullbull

du dosage en milieu acide

- mdash c

CHO

0-0-

CHO f

r-CKO

aldeacutehyde malonique

Remarque On peut envisager aussi daboutir agrave la forme eacutenolique de

lacetal daldeacutehyde malonique cependant leacutenergie neacutecesshy

saire est supeacuterieure (19 kcal)

- 39 -

H 0

i C

| 1 HC

J -CHOH

CHOIi

1

CH

CB^OH

Examinons agrave preacutesent comment ce5 icirc pothegraveses saccordent avt-j It-J

variations observeacutees de rendemen radidytique en fonction des

conditions dirradiation et des aracteacuteristiques du glucose

mdash La preacutesence doxygegravene nest y -bull neacutecessaire pour lexplicatio

des deux meacutecanismes elle nu pas non plus dinfluence sur la

quantiteacute daldeacutehyde malonique ruiioformeacutee-

mdash La constance du rendement radiolytique en fonction du deacutebit de

dose deacutecoule de lobservation preacuteceacutedente les pheacutenomegravenes de

diffusion gazeuse (0= par exemple) nintervenant pas

mdash Il est difficile de relier les variations en fonction de la temshy

peacuterature dirradiation aux hypothegraveses eacutenonceacutees Si certaines

eacutetapes sont endothermiques dautres produisent de leacutenergie et

le bilan global doit ecirctre sensiblement nul puisque la concentrashy

tion daldeacutehyde malonique reste la mecircme entre O^C et 8odegC Or

les meacutecanismes a et b sont endothermiques Il na pas eacuteteacute tenu

compte des eacutenergies de reacutesonance qui peuvent stabiliser certains

radicaux (allylique en particulier) ni du facteur entropique

De plus le couplage avec dautres reacuteactions se faisant sur laushy

tre moitieacute de la moleacutecule est susceptible dapporter une partie

de leacutenergie neacutecessaire

bull b orvi- or 1er f a ib l e s irvv iri

rrv c i a eXfo i i Un-- i

bull bull i i i la x uvvc ceux AcircQ l - a H

j-t J iecirc^oxygl jTOise ai iJe kl ucircri bull

bull_bull bull-bull riri e reacutejerlto i t rbr

gtil - c K ^ e r t j cur ie tcie- er

et t ai a i J i t io ie c ^e bullbull t cera

c- F L( raquogtpound-huxi-- raquo j bull -e ieiJ ^orif or-

i -rtiiej ont r eacute a c t i v e s avi-c Loorr

iil io ia-icirc lec o rb i t a l e Libres de^

a^ u c t raiwar t ir a r a l l egrave l u a avec la

i L bull - o^c r--^le alt f l u^e ^ouc-

i- bull-bull - bull riabullbull- f ac i l i t e - d ouve r tu re

i-- a r j bull i bull s i o n acircani - anonegravere B uc

-ic- ccriit e offot i jr rcr-ierrert

fii- -ltbull - ircrta

g bullltx

v

0 0 n

R

lti o ^ v ~rv

0 0 B

I

A C F sont reacuteactives B D E sont inertes [55]- Incorporeacutees da

un cycle agrave 6 centres At B C conduisent aux trois conformations

dun composeacute anomegravere amp dont 2 sont reacuteactives D et E corresponde

agrave une forme o non reacuteactiveraquo dautre part S ne peut repreacutesenter -

cycle pyranose

0 -o-

1 I

CHjOH

etegravese dne attaque sur le carbone en position 2 dans le

iiicircre b est confirmeacutee par la quantiteacute daldeacutehyde malonique

formeacutee dans le glucose le galactose et le mannose En ef-

la corfiguratior anomeacuteriaue de ces trois sucres est iden-

(fcrne bullgt largement preacutedominante) et on peut penser que la

--ipatier au premier meacutecanisme est semblable La position de

roxyie e imposeacutee par lencombrement de CH sOH est eacutequato-

pcr ie glucose et le galactose et axiale pour le marrose

ior poundeacutereacuteraiemeit plus labile Expeacuterimentalement le mannose

it i uicirce quantiteacute daldeacutehyde ma ionique supeacuterieure agrave celle

oacirce et au galactose

Sriverraquo les conformations preacutefeacutereacutees

Glucose

OH en 2 equatorial OH en 2 axial

Or

OH en 2 equatorial

- lto -

Extrapolation aux polymegraveres

Les rendements radioly tiques rapporteacutes comme luniteacute deacutenergie le

rad agrave 1 gramme de matiegravere irradieacutee de deux polymegraveres le maltose

et le maltotriose sont intermeacutediaires entre ceux des formeacutee raquo ot

S du glucose

Or la conformation de la liaison glycosidique est ogt dans les deux

polymegraveres celle du reacutesidu reacuteducteur est principalement 5 (veacuterishy

fieacutee pour le maltose par chromatographic caseuco des deacuteriveacute- trishy

meacute thy 1 silyleacutes) Il semblerait donc qo tous les groupements arhy-

droglucose sont sensibles agrave leffet primaire -uils soient initia

lerert libres ou inclus dans une chaicircne gluconidique Dailleurs

dune part les meacutecanismes proposeacutes plus haut ne mettent pas en jeu

le carbone dautre part la diffeacuterence de position de 1 hydro-

xyle en t dans le glucose et le galactose eut sans influence On

doit donc tendre pour lamylose au mecircme rendement que le glucose -gt

tableau 3

ciyni CcedilH2OH

S OH A OcircH

Types de polymerisations de lamidon

amylopectine

)H OH Glucose 3 I rcsidu

^

llltlH 2 reacutesiduraquo

Kaltoeriost 3 reacutesidus

CBjO

deg J

C H2deg

CH20H CHjOH a l l o a o laquo I t roae

CHO

CH20H r i b o s

g l u c o s e

CHO

VII o mannosfl

CH 20H CH 20H CH 20H CHjOH guloae idoso galuctose taloiraquo

x y l o e c CHjOH

l y x o s e

CHO

t CH2QH

tfrytbro se

CH20H t h r eacute o s t

h Cil 20H

a l d eacute h y d e g l y c eacute r i q u o

Configuration dos ALDCSi-

- i7 -

III - ETUDE DE Lbull EFFET OcircECOJJD SE

L eacutetuje de la formatior daldeacutehyde rca Ionique agrave partir de sucirclu-

io do flu cosy a --to rrotiveacute- ir lo fait que dans 1aridor irdusi-

rou 1 avjii Jit ue -juantit or neacutegligeable deau est vrais erb la io

rcrt ro^ onsable cor me dans bullbull glucose hydrateacute d ure partie de ce - bull

-oliiL- ISMre part u - caioiC avait eacuteteacute proposeacute r-ar J ~ he r

bull Tit ^oj j t il eacutetait inter-- ant do -eacuterifier ses hypothegraveses

Le poundj ucose cet irradieacute sauf speacutecification cor traire raquo sr s-gtlu-

lion aiueuse agrave la concentra tir de C M i tempeacuterature ordinaire bull-

bull reacute seiee dair ei r la dose bullbull C i Mr ad-

Les quantiteacutes daldeacuteh malonique formeacutees sont alors beo-cou

Lus importantes aue celles et rveacutees lorsque le glucose est irradieacute

bull- leacutetat sec Cette diffeacuterence s t due agrave la tajue des moleacutecules de

jeluteacute par les radicaux radioft -es de leau (effet secondaire)

- La radiolyse de leau

Le meacutecanisme de formatio des radicaux libres de leau est encore-

incertain Toutes les th lories partent cependant de la repreacutesenshy

tation suivante de lionis- lion

rad +

0 raquo- iiuml30 + e

Ces deux espegraveces peuvent se recoisbiner et provoquer la coupure de

la l iaison 0 mdash H

e + ^ 0 + ^ H + OH

ou reacuteagir sur l eau [55 agrave 57

e + H_0 - OH + H

H^O + ItjO ~ H a 0 + + OH

H30 + OH m- 21^0

e + Iuml^O ^ H + OH

Enfin les eacutelectrons peuvent ecirctre rapidement hydrateacutes ( 1 0 - 1 1 sec) [5S]

e raquo- e~ Therm raquobull e~ aq

- i(8 -

Les espegraveces initialesreacutesultant Je lionisation de leau sont

donc H OH e~ aq

Dans un second ter-ps -lles peuvent engendrer des espegraveces moleacutecushy

laires stables

IcircOH

-r OH

Lors d i r r a d i a - i o n i eai ire 1 hydrorvrnc rjcleacuteculaire e t l e erc

-yde ihydrc t e ^ r t i i p e r t rajidere t bull ne r eacute a c t i o n er chaicircne

__y agrave 60]

Hi + OH mdash HO - ii

H + IcircLO laquo- bull 0 + OH

H + ^degs ^deg

L preacutesence doxygegravene dissous de nouvelles espegraveces transitoires

ont forneacutees

H bull- 0 2 ^ H0 2

2H0 2 raquo-2iE02 + Craquo2 OH reacuteagit avec i^O maintenant en

OH + H ^ ^ H0 2 +^0 excegraves devant H^ [57

H + OK raquo- K_0 ]

Leau pure ou satureacutee doxygegravene irradieacutee conduit agrave dec intermeacute-

diaires qui en se recombinant restituent plus ou moins rapidement -

leau de deacutepart _

Lorsquune partie des radicaux OH est utiliseacutee pour reacuteagir avec ^

un soluteacute par exemple le glucose il y a accumulation de peroxyde S

dhydrogegravene -

i

- 9 -

1 i i 2 0 mdash H + Z OH

K K + 2 0 2 H 0 2

2 HO s - Kg0 3 + 0 2

2 pound plusmn j c o s e + 5 OH raquo p r o d u i t s de r a d i o l y s e

c ^ l u c o r - e + ^ H 0 + 0

La presence de peroxyde dhydrogegravene dans les solutions io r_ r

ou agraveaicircu 1urido humide ( jgt t) irradieacute a eacuteteacute er effet mcrtreacuteo

colcagraveneacutetrie [5S] Il ne provient pas du glucose- lui-mecircme r -

en trouve pas jar irradiation agrave leacutetat sec [59] [^0]

Irflueree des conditions dirradiation et des caracteacutericti -

a - influence de la dose et de la concentration

Lors des irradiations du glucose sec ruuz avons noteacute bullbullbull

quantiteacute daldeacutehyde malonique variait lineacuteairement ave bullbullbull

pari la dose dirradiation et la quantiteacute de produit irr--

dautre part-

Les caracteacuteristiques de leffet secondaire sont sensiblerie

diffeacuterentes (fig 15 et 16)

mdash Ainsi la concentration daldeacutehyde malonj icirci crnicircl i v ^

dose et tend vers une limite Aux fortes doses dirradiai c

et aux faibles concentrations de glucose on observe de

plus une deacutecroissance Ceci peut ecirctre imputeacute agrave la radiolc

de laldeacutehyde malonique ou agrave sa destruction par reacuteaction

secondaire avec un autre produit de radiolyse par exemple

aldeacutehyde malonique - raquoraquo hydroxy-alcoyl peroxyde mdash-^ acide maionicr-

En outre la formation daldeacutehyde malonique est indeacutependante

de la teneur initiale en glucose dans un certain domaine do

concentration On peut adopter pour expliquer ces variations

une hypothegravese voisine de celle de ALTMANN [61]

- 50 -

Dose (Krad)

ir 15 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde malonique agrave partir de solutions de glucose

M 1 - concentration initiale du glucose TcggF

M 2 - concentration initiale du glucose -7mdashbull 3 - concentration initiale du glucose

2D

- 51

c j CM [ C O

oj

02

10 r2 i6-i 21G1 [Glucose] mi

figlb - Influence de la concentration initiale en glucose sur la variation de la quantiteacute daldeacutehyde malonique radiofonnee (solution eau dis t i l leacutee dose 0 f5 Nrad)

o c lu

-bull M bull i f bull u - 1

r - a r - i - a w c bull 1- bull i -ni

dcc- J i r r a d i a t i o r

^ = i(UcircH k (Pbdquo ) (oH) d eacute d u i t de raquo- (lt) e t ( 3

o o r r s c Gi d u t r _ i t u

f a ~ t e u r de c c r v e r c i c r G It r e r d c n e j t e f o r n a t i o den aux Oli G 1 - D e t i c ue~- v a l o j r i u i t i a l e u du g l u c o s e e t de P

l e - r a d i c a u x d i j i a r a i s j e n t e C ~ 1 0 ocirc e c Donc

agraveOH

7 OH =

bullpoundbull ampC e t u GOH = OH ( k g l u 0 + kj P Q )

cr GOH

en r e m p l a ccedil a n t d a n s ^

dll k a G(OH)

ltD ~ k g l u 0 + k p P 0

( g l u ) on p o c e K = k a [G ( 0 H ) 1

k g l u Q + k P 0

9- ^ j j = K ( E l u ) = K ( c i u 0 - M)

- 5 -

(glu - M) = K M d H - d (8 l uo H) car gluc - constarte

= - A ducirc (eiu0 - K)

^ glu - H = C e c o

pour D=0 K=0 C=poundiu0

15- Cpoundiu0 - Hy = giuc (e gt

U M = gluc (1 - eK D)

la representation de cette fonction est donneacutee firre

La juartiteacute de produits radioforrceacutes donc daldeacutehyde maloniyue

ivor la dose puis tend vers une limite

Le- reacutesultats expeacuterimentaux sont plus complexes et aux fortec

plusmnoir lavons vu laldeacutehyde malonique est lui-mecircme deacutetruit

Un calcul semblable permet dexpliquer lindeacutependance viocirc~agrave-

de la concentration initiale de glucose

par deacutefinition on peut eacutecrire

i amp r I u l icirc k bull (G OH) 1 dH

k1 elubdquo + le P

dapregraves 8

k G (OH) 6 GM = S i uo G M = rendement de

k glu0 + kp P 0 formation de

17- agrave - -Jpound-L_ bull _Ji_ipound G H k G(OH) k glu0 G(OH)

Lorsque gluQ ^ P Q GM est indeacutependant de la concentration en

glucose

Cest le pheacuterioegravene important traduit par la courbe theacuteorique figu

et observeacute expeacuterimentalement figure 16

G i j 0

Dose

f i r - - Repreacutesenta t ion graphique de M = J 1U 0 (1 - e~ )

Glo 0 laquop Glu 0 gtP 0

fig T8 - Representation graphique de J_ k 1 kp Po gH gTOcircET (en fonction de la concentration en glucose)

k iTOcircST + k glu0

- gt -

I l faut orf i otor ro l e ra ort r^-U-hy it- ma i oni-jue radifucircrir

lt- io t-ilaquobull-bull i rr iitgt -bullbullbull ru i r --lArab L lt-ltt laquoari a gt oree

r ^ t i c bullbull f~-bull OJ-o aug^ei i c i i ^ - t -- l nvu- v irL- f a i t

bullbull bull bull L r jr t M - i - ra o^^ av-- le r - 1 -

ni bull i- rcrt v J 3 rt i ~i l i ocirc rerre CH

ave- JI k ie 16 CH M - 1 2 c 1

Lour ad ii tier avs irra-Jiatio di iie la -j-uajLiiI- daldeacutehyde ma-

loni jue (fie- ^ ) ampJ- revanche lef fc t est iwcroocirc apregraves saturashy

tion dec solutions par le p rot oxyde dazote bdquoG qui induit la forshy

mation dec radicaux OH agrave partir des eacutelectrons aqueux (fig 22)

e aq + iumli20 raquo- K 3 + 011 k = 86 1Q 3 M1 sec 1 [63]

Lespegravece reacuteactive de 1eau responsable de la formation de 1AH

es donc bien le radical OH

- 5 -

fig 19 - Influence de la concentration en glucose sur le nombre de moles dAM radioformeacutees par moleacutecule de glucose-

- 56 -

i

j

532 1

i O a 1

i 20 bull

1 i

10 lt

i

^y 2 4 6 8 10 12 Pil

fig 20 - Influence du pH dirradiaiumliOiumli sur la formation daldeacutehyde aaloiugraveque laquo (solution molaire de glucose dose 2 Hrad)

tPieges agrave OH] m

fig 21 - Influence de la concentration de divers piegraveges P -iia libres sur la formation daldeacutehyde malonique -~u - -s - lirradiation Y du glucose en solution -olcire

1 - CH3 CH OH

2 - CCH) CE OH

3 - K Br

60 -

- 5 mdash 1

51er-

f iCcedil 22 - Evol^t io le -I-ilv^- ial^1i c x ucircaii1 ormeumlegrave ^onct ion de la conceji trat icirccr uc ^IUCQJU OU preacutesence de

mdash 1 - KbdquoQ

mdash 2 - Teacutemoin eau distilleacutee

mdash 2 - CK3 CH OK

- 61 -

kcrarrie Le r a d i c a l OH ea t connu pour ecirc t r e un pu issan t cxyia

r eacute a c t i o n avec KMn04 e s t pa r exemple l a s eu l e oj i l J

j o r t orrre ur r eacuteduc teur - Dune jjianiere geacuteneacute ra l e i l

s u s c e p t i b l e d a r r a c h e r un hydrogegravene

H K

I ^ I R C mdash 0 mdash K ^ O H raquo - H C f R mdash C C

I ^ I R fi

E rrilie busiq-je i l e s t deacutecoEposj e t le r a d i c a l C

possegravede des p r o p r i eacute t eacute s semblables

OH OH mdash HjO + 0

K K

I ~ ^ _ R mdash C mdash 0 mdash H ltdeggt0 R mdash C mdash 0 + vil

I ~ I R R

R R

I I O H + S mdash C OH R mdash C mdash 0 + K_

I

- Marquages isotopiques

A une solution 5 10 M de glucoso pH 1 1 satureacutee doxygegravene esz a c

teacutee une faible quantiteacute de ce sucre marqueacute au 1 4 C en position Cx

ou C s

Apregraves irradiation (5 Mradi 130 kradh) laldeacutehyde malonique est

seacutepareacute comme preacuteceacutedemmentraquo Les purifications du complexe ave 1 bull

sont effectueacutees par cristallisations successives dans leau et par

chromatographic de partage sur colonne de cellulose Lactiviteacute

speacutecifique eacutetant constante au cours de 5 opeacuterations on estime que

le complexe est suffisamment purifieacute

Glucose rrgtaroieacute on p o s i t i o n

11deg c r i s t a l ltdeg c r i s t a l - ^ 0 u r i i U a l i c c r i s t a l icirc e l u a t chrc-

i - a l ( n o i e s ) i bull 0 mdash - Q- V 10 - 5 10 _ - 0 06 10-

A t i v i t eacute t o t a l e VL- 0 s i Mi tes

10 o i 1 C S i j 10- J 0 1 0 t is- 10 e

- i v i t ocirc s p eacute - i - i 21 10

0 1 ) h

jucircoitioi ugrave

bull - i m a l I n o l e ocirc ) 1 1 8 E io-= 115 1 0 - 6 03igt 1 0 0187 10 - 0 05^ 1 0 _

gtbullbullbull ivitiuml t o t a l e o rs 10 minutes

o- bull5 10= i 10 s idj 1 0 - e10 10-

- icirc i v i t eacute speacute = i -3V o 1 0 iK 10 1 c iraquo 1 0 1 0 ltt 1 0 1 0

b 1 0 1 0

i ----is~iumlrt - S bull - - bull bull - -JIuml l ^ 1 5lt

La r a d i c l y s e i n t e r n e e j t i c i neacute^IigeaLiO levant c o l l e p rodui te r-ar

le rayonnement car l a juantivl- Jali-Shv-Jc- ralor i ^ e ferrreacutee ir

i r r a d i a t i o n 7 e s t t r egrave s s^ i icirc r i eure gt e ucirc p glucose j e

Les bull amprOto rer-reacute^prrTit rraio-iq^e contenant l e carbone rcarqueacute -n-t bullbullbull-i- - - LJvemert de 8 igt e t

10 icircioir 1^ -lLiBaiiumles a ldeacutehydiqje e t a l c o o l i q u e

P ropos i t i ons de ae--ajd^mea

ues meca-Jpoundr5 voa r -_-

i-i-jpound lt--v-2- -Liri T L

v l a i t que- l-Mg-^t ^ t i

viuml-ovoja^ pour l a r a d i o l y s e en mi l ieu

-bullelle en s o l u t i o n en tenant compte

r a d i c a l -OH de l e a u

- 63 -

On peut concevoir que lattaque du radical OH conduise agrave

chement de H- sur lhydroxyde du carbone t

H OH

Y CHOE I CKOH

I HCO^K iO

CK OH

1

H OH -C I CHOH I CHOH

HCO I

mdashCH I CJLOH

II

Le rearrangement du radical II aboutit apregraves rupture de la

C mdash C au composeacute III

H OH

-V CHOH

H C amp + 7 kcal

mdash-c

I CHOH i CHOH

CHjOH II CHCK III

te composeacute III peut ensuite eacutevoluer agraveampns deux voice digegravere1

H ^0

I

a - Hydrolyse de la liaison aceacutetalique

CHO

CHOH

__ CHOE CHOK

COM

CEO

CKOH

CE OH

IV

l

H OH C

_ II

v- 2 C bullbull=lt-

Laiiic - i et cr suite rOcej^aire dc

-ur ie carl-o-e c du r a d i c a l V c e t t e

j i t d i rec te-re c o i t ar i i t e r n eacute -

cc

c

CHC

ci-

ildeacutehyde r-aicrirje

rc conditions expeacuterimentales to de laldeacutehyde ralonique sont

i icr-eacutes i partir de lextreacutemiteacute aideacutehydique

Counure horolytiaus de la liaison acetaliccedilue

Le radical III pourrait aussi conduire apregraves coupure horcolytique

de la liaison C mdash 0 heacuteniaceacutetalique sercolable agrave celle postuleacutee en

rrilieu solide s la forme eacutenolique de laldeacutehyde nialonique

K 0)

l c I

CHC i I CHOK CKO

CKO

omdash-mdashOH

CE OH

III

8h kcal CH I CKOE

- 6J -

CHO CHO

I I bullCHOK laquo- CH

f 1 ltCHOli CKOH

XII XIII

lit-rai responsable de la formation ugrave partir de bullbullbull-

rLi al tccli ie I riucose de seulement 0 de laldeacutehyde- r-~

Or p e t er effet penser quen milieu liquide bullbull

r aux pi extrecircmes lhydrolyse est plus facile

la -jeupure horr-dy tique

biccussion

Le-iuml variations de la concentration en aldeacutehyde mala ni que ob^t rv----

en fonction de la dose dirradiation et de la concentration e -

bullcse sert compatibles avec tout node daction indirecte

Lee effets de xalcooi du bromure de potassium et du protoxy-i--

d --ote ronf irment i attaque initiale des radicaux OH

linfluence de loxygegravene est nulle et ce gaz nest pas impliqueacute

dans lexplication des rcecanisres

I] est difficile de comparer les rendements raaiulj tidies du glushy

cose du mannose et du galactose les pourcentages relatifs dej

formes or et 9 eacutetant diffeacuterents en solution dans leau

En milieu basique la stabilisation de la forme eacutenolique de lalshy

deacutehyde malonique peut expliquer le rocircle favorisant dune eacuteleacutevation

de pH

En conclusion les meacutecanismes proposeacutes ici sont assez diffeacuterents

de ceux deacutecrits par Scherz Nos reacutesultats expeacuterimentaux ont montreacute

en effet que dans les conditions dirradiation utiliseacutees (solution

dilueacutee pH eacuteleveacute) laldeacutehyde malonique provenait contrairement agrave

lhypothegravese de cet auteur principalement de lextreacutemiteacute aldeacutehydique

du glucose

- CC -

- Extrapolation aux polymegraveres supericirz (fipound- 2)

La comparaison des re demets Ju glucose du rraltose et du maltti-

trio^e net e eacutevidence le roio Au r^rb^nc i

Lorsc- roi -vi o-t xrri li ]eacute in la lai^oi pound lycos i il j e il ny

a plu s pe_- it i 11 teacute d at tu e r ar 1er r in aux Li je eau corrt-

il est oslieacute dans les meacutecanisme- deacutecrits r 1J- ha-it

Seul lej cyles A correspondant bull 1 ex i reacuterri teacute rcr reacute iuc t ri -e

chaicircre irrite cdiraieit i laldeacutehyde rralcri pjc (ne hydre lye

de la liaison jlycosidique serait neacutecessaire) Jre f ra bull tio Je r

dicaux CH Je leau part ici erai t r le y-le E C - d autr-s

reacuteactions et eraii or censeacute ueje LIA Li lisat le - ia [reduction

daldeacutehyde rraionisue -iui deacutecroicirctrait e fonctic de la lorQuer

la chaicircre

Jre extrapolation ugrave 1 any lose condi t ugrave admet tre vc leffet bull-bull

condaire serait donc neacutegligeable Ceci cat en accord avec les reacuteshy

sultats obtenus sur lamidon irradieacute agrave leacutetat solide pour lequel

les concentrations agravealdeacutehyde malonique r augmentent pas aux forshy

tes humiditeacutes contrairement agrave ce que lon pourrait attendre de

1effet secondaire

Dans 1isomaltose les carbones 4 des deux cycles sont libres et

rien nempecircche quapregraves hydrolyse ils participent tous deux agrave la

formation daldeacutehyde malonique cest ce quon observe en effet

expeacuterimentalement

67

fig- 23 - Irradiation du glucose et de ses polymegraveres en milieu liquide agrave diffeacuterents pH

1 - glucose

2 - maltose

5 - maltotriose-

oi^h^-uirifmdash

te rr--t lti J u b i

i _a JOI-bull i bullbull l-it-hyis rraiori _bull = oer est ajouta -J volume

A_-ide d thiobarbiturique 072 g

Acide trichloracitique 1 y g

1^0 QSP 100 ml agrave 20degC

Arregravef chauffage agrave 6CdegC pendant 60 irn le meacutelarge est refroidi et

lu densiteacute optique agrave j32 rn est lue agrave laide dun spectrophoto-

mttre Optica CFt R

EVAPORATION DE LALDEHYDE MALOKIQUE

Laldeacutehyde malorique est seacutepareacute ainsi que tous les produits de

radiolyse volatils par evaporation sous vide agrave ^ucircdegC et piegeage

agrave -TS6degC (fig 26)

La solution est preacutealablement acidifieacutee par 2 ml HCL

- 69 -

qgSTALLISAilOi DU COMPLEXE

Le- -urj IP-XC ATB-AM r eacute c i i t e c o u s ic r rce -le p a i l l e t t e s d eacute c

^J^-L uprucirc i a c i d i f i c a t i o n (HCL lt m l e t r e f r o i d i s s e r c e r t -ie

bull-iorr a r j e - j r c ^ I i e s t e n s u i t e f i l t r eacute s u r v e r r e f r i t t e H C t

JHtfCKATUuiiAiiilE

J bullbull 2- bull bull bullbullbull bull i Uo- a o i i U icirc L O _oro i c r e

bull i a v bullbullbull 1 bullbull c e- f i non a r t i bull J I O ^ s e n t eacute l i - i n eacute e s

icirc-e a v-- bull 1- i e u i a -bull= gt r J e deacute - a r t a t i c

c u i -bull--- lt iy irp l e x t- bdquo o n t a_L xiquCC-r ^ ic-

bullie taille aj ro rieacuteo aux quantiteacutes agrave purifier Un lavage gt

i iric I AT5 te lCA ei egttc-G et diverc produits de raJic

Le Oi ugte ~Lt ensuite -JluC par u ir-eacute lange ea - ampiumltce

mdash mdash Par compteurs type GEIGER KULLER les solutions ( C C bull=

iz eacutevarcreacutees agrave laide ciun eacute iradicircaeur sur des coupelle i -

niriurr Ces d e m i Ore dont introduites dans lappareil e bullbull

tauje ett automatique

Par scintillation liquide Apregraves oxydation dans un four agrave catiy

le C0 marqueacute est recueilli dans pound0 ml du meacutelange suivant (fir bull

Pour un litre

220 mi dalcool meacutethylique (solvant)

330 ml de pheacutenyl-eacutethyl-amine (fixateur de C0 S)

fOO ml de toluegravene (scintillateur primaire)

7 g de Butyl PBD (scintillateur secondaire)

pu ml deau (solvant)

Lactiviteacute est mesureacutee par scintillateur liquide

PREPARATION DALDEHYDE MALONIQUE POUR ETUDE EN LUMIERE UV

Laldeacutehyde malonique teacutemoin est preacutepareacute par hydrolyse acide du bis-

dimeacutethylaceacutetal du commerce (10 ml de solution molaire dacetal

2 ml HCl concentreacute chauffage agrave 30degC pendant 60 mn) (fig 24 - 25)

- 70

fig Zh - Influence de la concentration en acide sur lhydrolyse du bis-dimeacutethyl aceacutetal de laldeacutehyde malonique (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique agrave 267 ira)

- 71 -

fig- 25 - Influence du temps de chauffage agrave 600 sur la formation daldeacutehyde malonique par hydrolyse acide du bis-dimeacutethyl-aceacutetal (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique

267 ara)

ro c IUgrave-U -iu bull c a lt-T ur e^ ^Oucircte-bullbull-- bull - UL Zul i o bull bull bull

To IOiit agtregraves chauffage i^^C agrave I ocirctuve ^ojjj^^i i h e a r e r

ADUIIIC -ii- x-^r

t i l e e s t oifLCicircueacutee j ^ r

a) lyoLhplusmnlXLnzij bull icirc- ^ e l a ^ e tie icjij de ] lii-oae e t do KBr

t J -lplusmnlirO JX ougt2rcs

- 73 -

DIFFERENTES FORMES CRISTALLINES DE GLUCOSE

Glucose du commerce (Prolabo) anhydre ou monohydrate

Sirop de glucose eacutevaporeacute sous vide (20 mrr Hg 30degC) agrave laide dun

rotavapor Biiumlchi ou dans un dessicateur en preacutesence de P_Ofl

Glucose lyophiliseacute agrave laide dun appareil Sogev type Subii-i

CHROMATOGRAPHIES GLC

Preacuteparation des deacuteriveacutes trimeacutethylsiJyleacutes Le sucre J5 mg) est

dissous dans 1 ml de N N dimethyl formamide qui a our proprieacuteteacute

nous lavons veacuterifieacute de conserver la configuratio anomerique La

silylation est reacutealiseacutee par 1 ml de N 0- bis-tri-ieacutethyl-silyl-

trifluoro-aceacutetamide O de trimeacutethyl chlorosila _e) Le deacuteriveacute obshy

tenu est susceptible decirctre chrouatographieacute en aase gazeuse

Chromatographie La chromatographie est effectue sur colonne SE 30

(2 m 18 de pouce) par eacutelution isotherme (c onne 200degC injecteur

250degC deacutetecteur 250degC) agrave laide dun chrom ographe F 30 Ferkin

Elmer

pH DIRRADIATION

lgtc TgtH -cyous sont nxeacutes par des tampon phospnate 05 M et les

pH extrecircmes sont obtenus par addition e soude ou dacide chlorhyshy

drique -

NOTA Le pH varie tregraves peu (lt 1 pIT en cours dirradiation dans

ces conditions

Vide primaire Coton de virra

Azote

liquide

(-1B0raquo Ciuml-

f

riuml 11

sp

l i Soj-ution U C - Glucose _ -

Agitateur bullbullgnetiqua

MEGE I I PIEGE 2

fig-26 - Meacutethode dextraction sous pression reacuteduite des deacuteriveacutes volatils scheacutema de principe

- TJ -

agrave Mlaquoraquoi|tugtl control (-were)

D D

f i g 28 - Meacutethode doxydation des composes marqueacutes ( intertechnique S A I l l bullcheacutema de principe)

- 76 -

CONCLUSION

Au cours de ce travail nous avons vu que laldeacutehyae malonique

Dcuvait ecirctre formeacute directement par irradiation du glucose sec ou par

1intermeacutediaire des radicaux de leau lorsque cette derniegravere eacutetait

preacutesente

Les meacutecanismes reacuteactionnels que nous avons proposeacutes ne sont sans

doute pas la traduction exacte de la reacutealiteacute mais ont lavantage decirctre

en accord avec les reacutesultats expeacuterimentaux

Leffet direct conduit agrave une production daldeacutehyde malonique proshy

portionnelle agrave la dose indeacutependante du deacutebit de dose de la temshy

peacuterature dans un vaste domaine de la preacutesence doxygegravene et de

leacutetat cristallin du glucose En revanche la teneur en eau et la

forme anomeacuterique du glucose jouent un rocircle important Par marquage

isotopique on a pu montrer que les deux extreacutemiteacutes de la moleacutecule

du glucose participent agrave la formation de laldeacutehyde malonique

Lextrapolation aux polymegraveres lineacuteaires (maltose maltotriose) met

en eacutevidence lindeacutependance du rendement de radiolyse vis-agrave-vis de

la liaison a 1 - 4 et permet de penser quil tend vers celui du

6 I ^ u i i c ugraveo110 i camelo te

Leffet indirect est lieacute agrave laction des radicaux OH de leau Il

se manifeste lorsque le glucose est irradieacute agrave leacutetat suffisamment

hydrateacute ou en solution Dans ce dernier cas et en accord avec la

theacuteorie geacuteneacuterale la concentration daldeacutehyde malonique est indeacute-

peacuteiiugravecujLt de la concentration en glucose dans une large mesure et

ne varie pas proportionnellement agrave la dose Loxygegravene est sans inshy

fluence notable mais on observe une forte activation aux pH eacuteleshy

veacutes Lutilisation de 1 4 C a permis dattribuer agrave lextreacutemiteacute aldeacute-

hydique du glucose lorigine de la plus grande partie de laldeacutehyde

malonique La polymeacuterisation du glucose par liaison 01-4 entraicircne

une diminution du rendement radiolytique Ainsi leffet indirect seshy

rait neacutegligeable dans lamylose

- 77 -

Il serait inteacuteressant pour continuer ce travail dextrapoler DX

polymegraveres plus eacuteleveacutes en utilisant divers polyholosides obtenu t ajregrave

hydrolyse meacutenageacutee de lamidon par chromatographie sur biogel jampr

exemple

Quoiquil en soit on a pu mettre en eacutevidence agrave propos de la forshy

mation daldeacutehyde malonique des diffeacuterences de comportement di rlucjo

vis-agrave-vis du rayonnement ionisant selon ou il est libre ou irccrrcr-icirc-

dans une chaicircne glycosidique Ceci incline agrave la prudence danc 1-JZ-J~

polation au polymegravere des reacutesultats trouveacutes sur un monomegravere

- 78 -

ANNEXE

Nous rappelons ici les uniteacutes utiliseacutees en radioactiviteacute et

nous indiquons leurs eacutequivalents biologiques geacuteneacuteralement fondeacutes

sur les effets que produisent les radiations ionisantes dans lorshy

ganisme

On trouvera les mesures pratiques fort bien deacutecrites dans la

thegravese de Monsieur Jean MORRE deacutejagrave citeacute

- 79 -

UNITE DACTIVITE

Le curie (Ci) Le curie caracteacuterise la source eacutemettrice

La masse de radioeacuteleacutement pour une activiteacute de 1 curie est tregraves

variable

mdash 3 tonnes duraniur 3S

mdash 09 rg de cobalt 60

mdash ^3 microgrammes dor 198-

Ceacutetait dabord lactiviteacute de 1 gramme de radium- Officiellement

cest la quantiteacute de tout radioeacuteleacutement dans lequel le nombre de

deacutesinteacutegrations est de

37 x 1 0 1 0 par seconde

Lactiviteacute massique ou speacutecifique est lactiviteacute par uniteacute de

masse dune substance consideacutereacutee Elle sexprime en curiegramme

ou en ses sous-multiples

UKITE DEXPOSITION OU DE DOSE EMISE

Le roentgen (R) Il caracteacuterise un faisceau de rayons X par ionisation

provoqueacutee dans 1air

On mesure ici la charge eacutelectrique transporteacutee

1 R = 2083 x 10 9 paires dions par croa dair

1 R = 16 x 101 paires dions pa granirc d air

1 R = t Ues cm3 dair = 770 Ues gramme dair

1 R = 677 r 10 e MeVcm3 dair standard

1 R = 0838 rad

1 R = 524 x 10 7 MeVg d a i r = 52 x 1 0 1 3 eVg d a i r

1 R = 0107 ergcm 3 d a i r = 869 e rg g d a i r

1 R = 93 e r g g d eau ou de t i s s u s v i v a n t s

- 80 -

UNITE DE DOSE ABSORBEE

Le rad Internatic nalement 09^3) raquo c est luniteacute de dose absorbeacutee-

Elle est fonction des caracteacuteristiques du champ de radiation o~

point consideacutereacute et de la composition eacuteleacutementaire do la natiegraverishy

en ce point

Elle est eacutegale agrave une eacutenergie diviseacutee r-ar une ira se

Indeacutependamment du temps passeacute agrave ceacuteder leacutenergie

1 rad = 100 t g de matiegravere quelconque irradieacutee

s 01 joule par kilogramme

La valeur du rad est sensiblement eacutegale agrave leacutenergie libss-bull- bull_--

de leau (ou des tissus mous irradieacutes) par an faisceau io r-yz X

tel que lexposition soit de roentgen

On peut se servir du rad avec des rayons X gamma neutre bull-bull-

trons protons

Remarques A une exposition de 1 roentgen correspond ure dose

absoijeacutee de

mdash 0869 rad dans lair

mdash 09S rad dans les tissus mous

mdash 08 agrave 097 rad dans leau pour des rayonnement

deacutenergie comprise entre 10 keV et 3 HeV

Si une chambre dionisation a donneacute pour des photons deacutenergie

infeacuterieure agrave 3 WeV agrave un certain endroit dans lair une exshy

position de 1 roentgen le corps humain agrave la mecircrce place receshy

vrait 096 rad

ME5DRES BIOLOGIQUES

Le LET (Linear Energy Transfert) 1 keVmicron deacutecrit leacutenergie

deacutepenseacutee drns les tissus en fonction de la longueur du parcours

LEBR (Efficaciteacute Biologique Relative) = I rayon X de 250 keV

dionisation speacutecifique de 100 paires dions par micron deau ou

de tissue Cest une ionisation speacutecifique-

- 81 -

Le REM (Radiological Equivalent Man) = effet biologique ducirc agrave

labsorption de 1 roentgen de rayons X ou gamma

Un rem = 1 rad X EBR

= EBR e rSEcirc d e tissus

Mesure indispensable agrave leacutetude de certains paramegravetres telles la

radiosensibiliteacute cer luniteacute pratique utiliseacutee pour les vashy

leurs de radiorrotec t _-i

Si lon connaicirct la dose absorbeacutee on peut passer acirc la notion

deacutequivalent de ucirczr2 en pondeacuterant la valeur trouveacutee par un facteur

exprimant le risque relatif correspondant agrave la qualiteacute du rayonshy

nement

Cest le facteur de qualiteacute FQ relieacute agrave la densiteacute des pheacutenomegravenes

eacuteleacutementaires dionisation et dexcitation au voisinage du parcours

de la particule chargeacutee

REM = RAD X FQ

Le rem correspond au risque encouru par un organisme huma_n ayant

reccedilu une dose de 1 rad de rayons X ou gamma

PRINCIPALES VALEURS DE FQ

Rayonnements FQ

X gamma 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale gt 003 HeV 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale lt 003 MeV 17

Neutrons thermiques 3

Particules infinies naturelles protons de faible eacutenergie neutrons rapides 20

Noyaux lourds de recul fragment de fission 20

Une personne soumise pendant un an agrave un flux de neutrons thermishy

ques de 700 Ncm asec recevrait un eacutequivalent de dose de 5 rem

laquelle est la dose annuelle maximale admissible fixeacutee pour la

cateacutegorie de travailleurs dits directement affecteacutes agrave des trashy

vaux sous rayonnements

- 82 -

Le rem est leffet biologique de 12 g de radi-m 226 agrave un megravetre

pour les tissus exposeacutes pendant une heure

Outre la quantiteacute deacutenergie ceacutedeacutee agrave la matiegravere irradieacutee il faut

tenir compte aussi du temps neacutecessaire pour deacutelivrer cette eacutenershy

gie

Une mecircme dose provoque des effets moins graves si elle est eacutetaleacutee

dans le temps Si le temps est suffisamment long une dose mecircme

importante narrive jamais agrave provoquer des effets dits seuils

Les normes de seacutecuriteacute (ou) doses maximales admissibles sont resshy

pecteacutees si lon calcule agrave lavance le temps de travail maximal

en preacutesence du rayonnement

En prenant lheure comme uniteacute de temps on aura

mdash deacutebit dexposition = en Rh

mdash deacutebit de dose absorbeacutee = en radh

mdash deacutebit deacutequivalent de dose = en remh

EFFETS SUR LORGANISME DEFINITIONS DES LOUES

Dose Maximum Admissible cest la dose totale de radiation reccedilue par

un individu et jugeacutee incapable de causer des troubles appreacuteciables

au cours de lexistence Elle varie sil sagit de la seacutecuriteacute inshy

dividuelle dune petite ou dune large fraction de la population

Concentration Maximum Admissible Elle repreacutesente la concentration de

chaque radioeacuteleacutement dans leau et dans lair qui apregraves obtention

dun eacutetat deacutequilibre dans le corps de lindividu qui la ingeacutereacutee

ne donne pas une irradiation corporelle totale deacutepassant une vashy

leur de 03 rem par semaine dans lorgane critique (organe le plus

sensible agrave ce radioeacuteleacutement)

- 83 -

Officiellement la CMA dun radionucleide est lactiviteacute volumique

de ce radionucleide dans lair inhaleacute c dans leau de boisson

qui pour une inhalation ou une ingr -ion exclusive et continue

entraicircne leacutequivalent de dose maxi al admissible au niveau de

lorgane critique lorsque leacutequilibre est atteint ou apregraves cinshy

quante ans dans le cas de radioeacuteleacutements agrave peacuteriode effective longue

Leacutequivalent de dose est deacutefini pour les besoins de la protection

Cest le produit de la dose absorbeacutee par le facteur de qualiteacute

le facteur de distribution de dose et dautres facteurs adeacutequats

bull C H mdash C H -I I

UN Off

- C - C H -I I

OHOH

H C - C H - C H mdash C H -I I I I OHOH OH OH

CHmdashCH-CHmdashCHmdash i I I I bull OH OH OH OH

bullCHmdashCHmdashCHmdash OH- CHmdashCHmdashCHmdashCII- CHmdashCH=CHmdash 0 - + 1

bullC-

1 1 raquo II 1 1 II OH OH 0 O- OH O

Meacutecanisme proposeacute par H SCHERZ

iIV3~SITS LE E2CIT t 3 C C r i l

HT ESS SCIZICSS

U K - A S 3 E L L 3 H I

- bull bull -23 _ _ D E _ _ 3 A _ -icirc_sos

agrave 5- ^ ~ VF

Le Vico-yreacutesident de lUniversiteacute

Universiteacute de Droit dEacuteconomie et des Sciences

A I X - M A R S E I L L E III H - DUSSARDIc2

FACULTEacute des SCIENCES et TECHNIQUES 1raquo SAINT-JEROME Rue Henri Poincar 13397 MARSEILLE CEOEX 4

81raquo -

BIBLIOGRAPHIE

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Imprimeacute par le Bureau de Documentation

CENCADARACi1E

Page 9: ETUDE DE LA FORMATION DE L'ALDEHYDE MALONIQUE AU COURS DE

- 6 -

Cette conversion deacutenergie en masse neacutecessite une eacutenergie deux fois

supeacuterieure agrave celle associeacutee agrave un eacutelectron (MCT = 05 KeV) Il

r est artiiuerert observeacute que dans les ni lieux agrave numeacutero atomique

eacuteleveacute irradieacutes avec dej photons deacutenergie supeacuterieure i 10 Ne V

C est leffet Corto lui est preacutedominant au cours de 1 irradi a-

tic bull_bull s aiirerts constitueacutes essentiellement d oxygegravere d arote de

jaL-ro et d Vvagraverzccedilc-ye composeacutes i numeacutero atomique faible Le rayoiumliicircc-

rert agrave b degCo dont leacutenergie 133 et 11 HeV est tregraves nettement infeacuteshy

rieure au seuil deacutenergie dactivation voisin de 10 MeV nentraicircne

jamais de radioactiviteacute induite Son action consiste agrave arracher d^r

eacutelectrons au milieu et = porter certains atones da de eacutetats ex-iteacutes

Lorsque leacutenergie dexcitation deacutepasse certaines limites - bull bull lt -

ture des liaisons covaientes entre let atomes et formation ni

libres Ceux-ci eacutevoluent ensuite pour donner des produite laquot-ub c

sort les produits de radiolyse Cest leacutetude de cette derniegravere eacutetape

vui est entreprise ici dans le cas de laldeacutehyde maionique

II - USITSS DOSIMETRIC

Tous les effets produits par les radiations ionisantes nui sont

susceptibles decirctre mesureacutes quantitativement peuvent ecirctre la base dune

rreacute tho de dos ineacute t ri que -

La mesure de lionisation de lair a eacuteteacute utiliseacutee pour la deacutefishy

nition de leacutenergie eacutemise Le roentgen est la quantiteacute de rayons X ou y

telle que leacutemission de particules qui lui est- iszzzilc dans 0001293 g

daii jjruvoque plusmne transport de 1 Ues deacutelectriciteacute de signe quelshy

conque 1352 ou la formation de 29-109 paires dions par cm 3 dair sec

Cependant toute leacutenergie traversant un milieu nest pas absorshy

beacutee et de plus il nest pas possible de mesurer lionisation produite

dans un solide Ainsi on a deacutefini luniteacute de relation absorbeacutee le

rad qui correspond agrave la dissipation de 100 ergs ou 2k 10~ 6 calories

dans un gramme de natiegravere [36] Dautres uniteacutes ont eacuteteacute creacuteeacutees (Rep

Re-m) elles sont fondeacutees sur limportance de leffet produit dans le

milieu reacutecepteur en biologie cela correspond agrave leffet destructeur

En annexe on preacutesentera quelques exemples deffets sur lorganisme afin

- 7 -

dillustrer les moyens de protection indispensables lorsouon manipule

des eacuteleacutenents radioactifs Les principales uniteacutes seront rappeleacutees sur

un tableau Nous utiliserons le rad canuse uniteacute de dose ainsi que sec

multiples krad = 10rad 1 Hrad = 10 rad Une mecircme dose pouvant ecirctre

distribueacutee plus ou moins rapidement la notion de deacutebit de dose traduit

1eacutenergie absorbeacutee par uniteacute de temps Il est proportionnel agrave la puisshy

sance de la source utiliseacutee et varie en fonction inverse du carreacute deshy

lagrave distance qui seacutepare la source de leacutechantillon

La mesure de leacutenergie absorbeacutee nest pas effectueacutee calorirrieacutetri-

queaert en raison des faibles quantiteacutes de chaleur deacutegageacutees rais gracircce

icircraquo une reacuteaction radiochimique particuliegravere la conversion de Fe en

-0 krad- Loj icsej sjiumleacuterieures sont mesureacutees par extrapolation

bullV - C mdash raquo laquos bull H0 bull laquo bull 0

Fe f OH -Fe+1 + OK

F e + + + H0= m~ Fe bull H0 2

OH + H + raquo- HjO

H0~ + H raquo- HJOJ

III - DOSAGE PS LALDEHYDE MALONIQOE

La meacutethode faisant intervenir lacide thiobarbiturique nous est

apparue la plus satisfaisante

Laldeacutehyde malonique (AH) peut ecirctre doseacute par colorimeacutetrie [33]

en utilisant sa proprieacuteteacute agrave reacuteagir sur le malonylthioureacutee ou acide 2

thiobarbiturique (ATB) en ailieu trichloracctiqu^ pour donner un complexe

absorbant agrave 532 n-m (fig- 2 )

- 8 -

1 _

DO

I

v_ 4 9 0 532 Longueur

donde nm

fig 2 Spectre dTabsorption en lumiegravere visible du complexe Aldeacutehyde maIonique Acide thicircobarbiturique

- 9 -

LAT^b se p reacutesen te sous t r o i s formes tautomegravercs

O OH

HsL --OH

O HjJ-^X-H

Selon Percheron [raquoQ] laldeacutehyde malonique reacuteagit sous sa forme eacuteno-

lique CHO - CH = CHOH pour conduire au composeacute suivant L ^ ]

9 ^ N-^CH CH CH^S

En revanche Mesnard et Devaux [2] proposent une aut^p formule

CHOH QH ^H OH

HSW k sK Js H ^O^ ^ O

Nous ne nous sommes pas attacheacute agrave deacuteterminer la structure exacte du

complexe mais nous avons veacuterifie quil se formait effectivement que

lon utilise laldeacutehyde malonique du commerce laquou bien laldeacutehyde ma-

lonique de deacutegradation du glucose- Par ailleurs on a montreacute que deux

moleacutecules dATB reacuteagissaient avec une moleacutecule daldeacutehyde malonique

ce que nous avons veacuterifieacute par gravimeacutetrie

Le produit de la reacuteaction est un pigment rouge speacutecifique son

spectre visible nous lavons dit preacutesente un maximum dabsorption

optique agrave 532 nra ainsi quun eacutepaulement agrave h$Q nm Dans les conditions

utiliseacutees la reacuteaction est complegravete avec 2 ml de reacuteactif (fig- 3)i

apregraves 30 minutes de chauffage agrave 60degC Elle nest pas ou peu perturshy

beacutee par la preacutesence de glucose en concentration molaire (fig 4) La

densiteacute optique agrave 532 nm est proportionnelle agrave la concentration inishy

tiale daldeacutehyde malonique

Dans une solution inconnue la teneur est mesureacutee par comparaishy

son avec une courbe de reacutefeacuterence (fig 5)bull

fig 5 - Influence du volume de reacuteactif (ml) neacutecessaire pour doser 2 ml dune solution 10 - s daldeacutehyde raalonique Volume total constant (h ml)

laquoM CO m

o ci

1

s

1

s

30 60 Temps de reaction mn

fig4 - Influence du temps de chauffage agrave 60C sur la reacuteaction Aldeacutehyde malonique - acide tbiobarbiturique

bull en labsence de glucose bull en preacutesence de glucose (molaire)

fig 5 ~ Variations de la densiteacute optique agrave 532 nm en fonctiua de la concenshytration initiale en aldeacutehyde malonique

- 13 -

Le coefficient dextinction moleacuteculaire e agrave 5J2 nm est tregraves

eacuteleveacute (56 10amp m - 1 cm - 1) Lee quantiteacutes mesureacutees pourront ecirctre tregraves

faibles ce qui est dailleurs le cas dans le glucose iiradieacute (de

lordre du Mgg)

IV - ISOLEMENT ET PURIFICATION DU COMPLEXE

En raison des tregraves faibles quantiteacutes daldeacutehyde malonique preacuteshy

sentes dans le glucose irradieacute cette eacutetape dans notre travail a deshy

mandeacute une mise au point particuliegravere

Laldeacutehyde malonique est seacutepareacute par evaporation sous pression

reacuteduite puis condenseacute dans un piegravege agrave azote liquide Le complexe est

ensuite formeacute par action de 1A1B et est purifieacute soit par cristallishy

sation soit par chromatographic sur colonne de cellulose Les technishy

ques opeacuteratoires sont deacutecrites dans le dernier chapitre

V - INDICATEURS NUCLEAIRES

Leacutetudedu meacutecanisme de radiolyse a eacuteteacute effectueacutee en utilisant

lisotope l 4 C introduit seacutelectivement en position 1 ou en position 6

La fraction de moleacutecule ainsi singulariseacutee peut ecirctre mise en eacutevidence

dans laldeacutehyde malonique purifieacute On pourra suivre ainsi le devenir

des atomes de carbone du glucose

Le glucose 1C 1 est preacutepareacute au laboratoire des radioeacuteleacutements par

action du cyanure de sodium Na - 1 4C s N sur le D arabinose le glucose 1 4 C 6 est obtenu agrave partir de cyanure de potassium K - 1 4 C = N sur lal-

do 5 0 (1-2) isopropylidegravene D xylofuranose

Le l e est eacutemetteur de rayons P peu

eacutenergeacutetiques facilement ralentis par

la matiegravere

Deux techniques de comptage ont eacuteteacute

utiliseacutees

le fortes activiteacute-

ou ctto-iej ave bull le (

-i fi o de lcrdre de --ra ltbullbull bull bull

bull c irraiieacute o y-lu t io let- CciarM )

le L- a l rriir en eacuteteacute neu1 bull

La --J bull bullltbull bull deacute te Leur ct aicr^

de ratire la r-j en-- iu i- bullbull te-jr rest pi s rroorcrro 0

la _aiteacute deacutercjeacutee (fi lt-bull)bull -cue avorc utiliseacute acirciis ce c a le

courtage or ucintiiiatio liquide Ici leacutererrie de radiatic-r S

r es t ccedilaj eacuteiTise dans 1 eipa-e v - rs L r de lecteur mais trans f eacute r-icirce

ar ienisatic - un olvait jcintillaieur rinaire qui retourne ~lt

leacutetat forianental er eacutenettat uu -uartur de iurriegravere ex-itart agrave

i tour un solvant scintillateur secondaire Les rnotons ue proshy

duit ce dernier en revenant agrave son eacutetat fondamental arrachent des

eacutelectrons agrave une rhotocathode creacuteant une impulsion electric- qui

est ensuite amplifieacutee- La r_reseree ugrave un corps absorbant une- grande

partie des photons lumineux se traduit par une diminution consideacuteshy

rable du rendement de comptage (fig ) Cest le cas du complexe

de laldeacutehyde naloniaue avec lATB Afin de supprimer cet effet de

quenching on brucircle les eacutechantillons radioactifs dans un four

sous courant doxygegravene Le gas carbonique 1 4 C 0 _ raquo=t piege ^laquor xa

rheacuteyiuml^i5thylaiAcircne et le carbamate incolore ainsi formeacute peut ecirctre

traiteacute directement en scintillation liquide

4 C Les activiteacutes speacutecifiques As = sont exprimeacutees

4 C + l S C i a C dans l e s deux types d expeacuter iences en nombre d impuls ions par mole e t

par dix minutes-

fig 6 Influence de le quantiteacute duiiumle solution 10 M daldeacutehyde malonique eacutevaporeacutee sur le rendement de comptage dun appareil GM

- 16 -

o 05 rng de matiegravere froide ajouteacutee

fig 7 - Diminution du rendement de deacutetection en scintillation liquida en fonction de la quantiteacute de complexe color non radioactif ajouteacute agrave la solution

Mais le fait dintroduire un marqueur radioactif dans u

-icircgt- L-icirct-gtTo ire radiolyse interne qui sajoute agrave celle rov

irradie tiu Ceci rous aregravere donc agrave faire une correction ^ bull

ltbull a- ti vite eacuterif i-e cor res oidart agrave la seule irradiation cz

NY-u a bullbullbullbull- ai srd Tx-ur i aldeacutehyde calonique provenant de la

Jicije u- ~amp-re ex teacute rieure - loue avorr ensuite mesureacute laldocirc

-rirjo total la difference CJS done laldeacutehyde produit ar

j- o cxti-rrc- ojle Cclt activiteacutes sccedileacutecifi--es sont rarpcrtO--

a- k-l-o J e deacute art

I _ MISS EN EVIDENTE DE LALDEHYDE KAgraveLC-IQUE DAiiS LE bullbulliLIXOSE

IRRADIE DEFIITIC- DEQ SSLX EFFETS DE RAiI0LIuml3E

_e Rf de rci^raticn Jr euii iideg do jiiico doc ^om lox^j OL tbull-

bullbull partir du glucose irradieacute ot ie laldeacutehyde maloi ue teme-i ot

E cur re de rar sa forme eacuteioiiie laldeacutehyde raicirc oriie ab~

crce e lumiegravere violette [5^]- Le r ax i mur d abc or tier 01 milieu bashy

sique e iue = 2c m ( roeiTirieri d exi tion moleacuteculaire

27 0 ~ cm - 1 j et agrave 2HH r~ cr mille aide Le spectre Itruviclet

du glucose bullrrayieacute preacutesente les mecircmes caracteacuteristiques (fig- 9) raquo alors

que le glucose teacutemoin nabsorbe pas dans cette reacutegion

Ces reacutesultats montrent ue laldeacutehyde rralcniqije cet iriicc-ta-

blemert preacutesent dans le glucose irradieacute Pour les eacutetudes quantitatives

nous avons utiliseacute la mesure de labsorption agrave 532 nn du complexe ATB

meacutethode simple et reproductible

Les reacuteactions de radiolyse peuvent ecirctre initieacutees de deux faccedilons

Soit directement par distribution de 1 pijic agrave la moleacutecule elie-

i-ecircme (cest leffet direct encore appeleacute primaire) soit indirectement

par la formation agrave partir de leau de radicaux hautement reacuteactifs qui

agissent ensuite sur la moleacutecule de soluteacute (cest leffet indirect enshy

core appeleacute secondaire) La teneur en eau de lamidon industriel eacutetant

relativement eacuteleve (13 ) les deux effets doivent se superposer au

cours de lirradiation f est la raison pour laquelle nous avons eacutetushy

dieacute le meacutecanisme de formation de laldeacutehyde malonique dans le glucose

irradieacute sec ou en solution

100

30

60

40

20

i i | i i i I | i i

50

I II I I

i H laquo

150 2 0 0

i l

250 3 0 0

fig 8 Spectre de masse du complexe aldeacutehyde alouiquo icide Uiioharbitiri

Speotromegravetre ugravee masse L KB 9 000 Ocirc entreacutee direct T^ - - -itO0

ig 9 - Spectre UV du glucose irradieacute 1 - traceacute en milieu acide 2 - traceacute en milieu basique

KIVLfc JE I tKFE PfclKAcirclki

I --bull i-re C gt 0 e rroies dald--hy ie ^

(-IiiCoucirc ltt jar ireacuteccedilarad

Influence de la nature du Kaz

Le rerderent radiolytique en aldeacutehyde ra

ugraveart de la nature de latmosphegravere dans 1

glucose en cours d i rradiat ion En part i

doxygegravene n est pas neacutecessaire agrave la reacuteac

- Influence de la tempeacuterature

On nobserve pas de variations dimportance ro

tempeacuterature dirradiation dans le domaine 0degC

vancicircie au-dessous de 0degC la teneur en aldeacutehyt

plus faible comme elle lest dailleurs pour

tie des produits de radiolyse de lamidon Il bull

dans ces conditions les radicaux libres former

moleacutecule de glucose se recombinent rapidement

glucose rad -raquo-B + H recombinaiscn

T 2 50 750 125 0 Dose krad

fig 10 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde raaloiique

y^- Premiegravere seacuterie de mesures bull Deuxiegraveme seacuterie de mesures

Apregraves irradiation le glucose est dissous en concentration molaire dans de leau distilleacutee

Temp uc +00

fifjll - Influence de la tempeacuterature d malonique radioformee

bullPremiere sirie de mesures bullDeuxiegraveme ceacuterie de mesures

irradiation sur la quantiteacute daldeacutehyde

i COC L- vla _ i W

bull-bull gt - - - U - U L i bull lt

bull bull bull - bull bull _ bull bull bull c r i o y -

-aitre iuml a u t a i t i l - i inu c r t a r t e

bull- v o v - i i r- - bull - -OJ-

L ara y x gte c bull re 3i t

i V----- r e Lrv- ij a bull_bullbull-

= -irT i v ie laquoa t i t v bull- -iv J pound -bull JCI1 e r a d i o f c r r v 5 - en

_ e t (bull - r pound oa - - - o- bullbull -o i or a r n b l e e = e e l --c

a - i i ^ ] - ampl -poundbullbulllaquo OLVOL rof i - t -o r a u c-noJIcirc t i o r J e deix

bull aa- - - t - c -

- -1 bull -e - e bull r eacute cdV-rac a j x j u M e Jiuniiii tC- a t t r i -

iil v agrave bullbull t a b i i ^oi-e t i e ia i - v hyror--i- e t re I C J h y d r o -

1 bull- i-j co u t -ox Je e a u CC-J l i a i s o n s r - e r n e t t r a i e n t

AIU j a r t l e t r a f e - t ci eacute no r e i t le 3 i r o l e ^ u i e s a c t i v eacute e s agrave l e a u

t_ r icirc amp i t r e j a r t une p a r t i e de l eacute r e r r i e r e ccedil u e s e r a i t a b n o r b eacute e

r l u ^ r r Jr tur ir

ltt r a n s f e r t agrave l e a u

r a d i o l y s e

rjj-t bullbull_bull agrave e s l i a i s o n s h y d r o g egrave n e

I ig12 - Influence de deux mois de conservation de glucose irradieacute sur le spectre en lumiegravere visibleapregraves reacuteaction avec lATB 1 - Tempeacuterature de conservation + 30degC 2 - Tempeacuterature de conservation 0degC 3 - Tempeacuterature de conservation - 40degC

DO

53

2

f

05 laquo

03- ^y

01-

1 10

1 3 0

H u m i d i t eacute (

fig-13 ~ Influence de lhumiditeacute du glucose sur la quantiteacute daldeacutehyde maIonique radioformeacutee

- 27 -

Les radicaux de leau pourraient eacutegalement particix-er agrave leffet

protecteur en donnant par recombinaison le glucose de deacutepart ou

on modifiant 1 eacutevolution des radicaux mis en jeu laquoans la formashy

tion de laldeacutehyde- Cot aspect sera eacutetudieacute ulteacuterieurement avec

le rocircle des OH-

mdash U effet activateur preacutepondeacuterant aux teneurs en eau eacuteleveacuteer

correspondant agrave ce que lon deacutesigne par effet secondaire et at-

trifcuable aux radicaux de leau hautement reacuteactifs

radiation V glucose raquobull aldeacutehyde nalonique + autres produits de radiolyse

[radicaux intermeacutediairesmdashaldeacutehyde malonique + autres produits de radiolyse

f - Influence des piegraveges agrave radicaux libres

Laddition de K Br supprime les radicaux OH de leau formeacutes en

cours dirradiation La teneur en aldeacutehyde malonique est alors

constante pour des teneurs en eau comprises entre 0 et 75

g - Influence de la structure cristalline du glucose

La structure cristalline du glucose irradieacute contrairement agrave ce

qui a eacuteteacute observeacute avec laciditeacute radioformeacutee Q53]ina pas dinflushy

ence sur la quantiteacute daldeacutehyde obtenue On peut penser que les

diffeacuterences observeacutees entre les formes anomecircres du glucose ou eacuteii-

tre les divers sucres isomegraveres lorsquon effectue les irradiations

agrave leacutetat solide sont effectivement dues agrave la steacutereacuteochimie relative

des groupements hydroxyle

h - Influence de la configuration anomeacuterique du glucose (fig 14-)

A leacutetat solide le glucose 3 conduit agrave un rendement radiolytique

16 fois supeacuterieur agrave celui du glucose commercial qui est constitueacute

principalement de forme a comme nous lavons veacuterifieacute par chromatoshy

graphic en phase gazeuse des deacuteriveacutes trimeacutetfaylsilyleacutes

532 Longueur donde nm

^ i n uo-nerl re ri- o - r u ie arit-- -i a iagraveocirchyie na loni rv i i iofcrraeacute

t i^coo 0

^

CH2OH

tfUgrave Cs-^mdasho

r ~- L CHOH

HO^C 3 amp H OH

D-G111CQSE

CHOH CH2OH

anomfere (3 bull X _4Bnm_ere o-

Mar Liair-2 isotopiques

Cec cxjl-rierces nous ont conduit agrave travailler dans des corciii-

ii re ot pas rigoureusement anhydres puisque les composeacutes -

-- - o-i livreacutee er solution aqueuse Mais avec 10 dhuiriditv

-i ours lapparence physique dune poudre et la figjre S bull

ratre ue le rocircle de ces 10 est faible sur les proportion

jeacutehyde malonique radioformeacute

le coiution de glucose marqueacute (Cj ou C s ) est incorporeacutee de fa-

] lus homogegravene possible agrave du glucose froid anhydre la teneur

eau finale est de 10 le meacutelange est ensuite irradieacute agrave 0 Er-

Apregraves dissolution distillation sous vide et purification par v-

tnatographie du complexe avec lATB les concentrations en aldeacutehv

ma]onique sont mesureacutees en moleslitre par colorimeacutetrie (D0- gt

du complexe ATB) en se reacutefeacuterant agrave une courbe eacutetalon les activit

deacutetermineacutees par scintillation sont exprimeacutees en coups par 10 m

al de solution Capregraves deacuteduction du bruit de fond)

- 30 -

[As (malon)l As (glu) J A

nb coups Lactiviteacute speacutecifique As Crnalon) = des eacutechantillons

nb de moles est pratiquement constante au cours des trois derniegraveres opeacuterations

le complexe eit donc suffisamment purifieacute-

Or deacutetermine eacutegalement lactiviteacute speacutecifique As (gluj du glucose A devrait repreacutesenter la fraction dal-

JA deacutehyde malonique provenant de lextreacutemiteacute du glucose marqueacute (1 ou 6)

Cependant nous lavons vu le glucose est le siegravege dune radiolyse

i terne par les particules de lisotope radioactif- De laldeacutehyde

malonique marqueacute est susceptible decirctre produit en quantiteacutes daushy

tant plus importantes que le stockage avant irradiation a eacuteteacute plus

long Il ne perturbe pas de faccedilon appreacuteciable la densiteacute optique

agrave 532 n-m- (le glucose marqueacute est en quantiteacute neacutegligeable) mais

augmente lactiviteacute et par suite lactiviteacute speacutecifique

Afin de calculer le terme correctif du glucose marqueacute est ajouteacute

agrave du glucose froid deacutejagrave irradieacute dans les mecircmes proportions et les

mecircmes conditions que preacuteceacutedemment Laldeacutehyde malonique radioforme

non marqueacute est utiliseacute ici comme entraicircneur et on mesure lactishy

viteacute speacutecifique du complexe purifieacute que lon rapporte toujours agrave

celle du glucose pour tenir compte des fluctuations de marquage

|As (malon)|

[ AE (glu) J = B B

bull Cest en fait la diffeacuterence A - B qui repreacutesente la fraction dalshy

deacutehyde malonique formeacute par irradiation provenant de lextreacutemiteacute

eacutetudieacutee de la moleacutecule de glucose

Les reacutesultats sont rapporteacutes dans les tableaux 1 et 2

On peut en conclure que lorsque le glucose est irradieacute agrave 3 eacutetat soshy

lide agrave la teneur en eau de TO semblable agrave celle de lamidon inshy

dustriel 23 de laldeacutehyde malonique sont issus de lextreacutemiteacute alshy

coolique et 13 de lextreacutemiteacute aldeacutehydique- Aux erreurs dexpeacuteshy

rience pregraves la somme des fractions corrigeacutees est eacutegale agrave 1

Tableau ndeg 1

Glucose J C B

Teacutemoi El rradieacute

Chrolaquoatograpnie Ndeg 1 2 3 i 5 1 P 3 k 5

Concentration de leacuteluat 365 k8 bulla 237 86 155 6 81 15 x 10 mml

1er comptage corrigeacute 597 596 5gt2 258 31it 5668 2336 3152 4950 coups10 m

2egraveme comptage corrigeacute 599 ^95 53 223 30H 5658 2259 2758 52t3 coups10 mn

Activiteacute speacutecifique 1 16 12ltt 12 111 362 365 389 389 328 x 10- coupe10 mnm

Activiteacute speacutecifique 2 161 103 12 9ltt 350 365 376 3raquo0 ii 9 x 1C- coups10 mnm

Rendement total 60 33 7 E 53 20 10 E

IV ne ugravet J ^rrcc lion

ionibrc do ^oupjiO mn tour 0 rj iicoce Jo deacutepart

A c t i v i t eacute opocircciiiiue on coupunio Lev 0 ru du ^lucoiio -k iucircparl -

A c t i v i t eacute speacutec i f ique moyenne do 1 a Lileacutehy malonique p u r i f i eacute (coupanolc 10 mu) raquo t o 9

Propor t ion As mal or

AJ g l u

l-ro

Ai rrjaJu

riv

Giucoije i-C

I r r a d i eacute

Chromatographie Ndeg 1 1

2 3 lt

Concentration de leluatl 118 95 91 pound60 IS1- 1 Iuml 50 bull

1er comptage corrigeacute

2vvfi -yr-iit--

ActiviU- C- i fi

Rendement l rtaj

Terme de correction - V7fclt-

Nombre de coups10 mn pour 01 ce de gluc ose de deacutepart 9 600

Activiteacute speacutecifique en coupsmole10 mn du glucose de deacutepart 21109

Activiteacute speacutecifique moyenne de laldeacutehyde malonique purifieacute Ccoupsmolo10 mn) 45109

As malon Proportion mdash raquo 214 As glu

Proportion corrigeacutee

As maloni As malon] glu I As glu

lt 000

gt010 9

16 9 10 9

- 25 -

La moleacutecule daldeacutehyde malonique contient donc toujours soit le

bullarbone 1 du glucose (dans 12 des cas) soit le carbone 6 (dans

icirc de cac) ce qui exclut leacuteventualiteacute de formation agrave partir

de atomes t3 ou ^^5 dailleurs peu probable car elle neacuteshy

cessite deux ruptures de la chaicircne carboneacutee

- Propositions de meacutecanismes

Leacutenergie de la radiation va entre autre exciter la moieacutecylo w

TUagrave la rupture- La reacuteaction corrneicera par la scission de Is Iilaquo

son la plus faible Nous discuterons plus loin les facteurs cor c

rationnels qui peuvent orienter cette coupure initiale On peut

proposer deux meacutecanismesi compte tenu de la double origine de la

deacutehyde nalonique

a - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute alcoolique

La rupture initiale de la liaison heacutemiumlaceacutetalique peut ecirctre e

visageacutee comme une scission conseacutecutive au deacutepart dun radin

H du carbone 1 cette eacutetape endothermique neacutecessite enviroi

92 kcal

H OH 0 OK

c bull c

a (CH0H)3 (CH0H)3

S s c i s s i o n

0 CH MJrad bull CH

CH OH CH 2 OH

I glucose II

La rupture de la liaison C 3 - C 4 (83 kcal) et le deacutepart dun H

du carbone 6 (99 kcal) neacutecessaires agrave la formation de laldeacutehyde

malonique peuvent ecirctre suivis de leacutetablissement dune double

liaison C=C (-egraveh kcal) Un des radicaux (III) obtenus est un

glycol allylique On pourra consideacuterer un radical comme une

espegravece deacuteficiente en eacutelectron donc stabiliseacutee par loxygegravene-

0

copy

1 a iiflicircryde inaj -ije

bull bullbullgt i i^ i torrvid iuiro ( I I ) cnbi- ecirc t r e conf i r

ijfe e ocircviucircoicirc-cc- au la iuml ia ra to i ri- _ igt5] i a c ide 5

iquucirc (VI)

- 3 -

O CH

C

(CHOH)

I H r ~ CH

I Ciyii

I I

0

b - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute aldeacutehyacirci^-jg

Le deacutepart dur hydroxyle OK neacutecessite jie eacutere celle de la rupture de la liaison C mdash O heacuteria

Lattaque en C a est susceptible de conduire agrave selon le processus suivant compeacutetitif du preacute^

H 0--

-C

H C ^ OH

(CHOH)

I CH

ad

O CHjOl c_oi

I VII

- amp -

Apres coupure C3 mdash C4 et reacutearrai pounderrciit (^ kcaiuml )

H OH ii

iC mdash OS

CKOE

0 Ci

CiiOK

VII

Ciijugrave

VIII

i-aldeacutehyde iralcnirje cet obiom r ar hyagraveroiv^c -io bullbull

du dosage en milieu acide

- mdash c

CHO

0-0-

CHO f

r-CKO

aldeacutehyde malonique

Remarque On peut envisager aussi daboutir agrave la forme eacutenolique de

lacetal daldeacutehyde malonique cependant leacutenergie neacutecesshy

saire est supeacuterieure (19 kcal)

- 39 -

H 0

i C

| 1 HC

J -CHOH

CHOIi

1

CH

CB^OH

Examinons agrave preacutesent comment ce5 icirc pothegraveses saccordent avt-j It-J

variations observeacutees de rendemen radidytique en fonction des

conditions dirradiation et des aracteacuteristiques du glucose

mdash La preacutesence doxygegravene nest y -bull neacutecessaire pour lexplicatio

des deux meacutecanismes elle nu pas non plus dinfluence sur la

quantiteacute daldeacutehyde malonique ruiioformeacutee-

mdash La constance du rendement radiolytique en fonction du deacutebit de

dose deacutecoule de lobservation preacuteceacutedente les pheacutenomegravenes de

diffusion gazeuse (0= par exemple) nintervenant pas

mdash Il est difficile de relier les variations en fonction de la temshy

peacuterature dirradiation aux hypothegraveses eacutenonceacutees Si certaines

eacutetapes sont endothermiques dautres produisent de leacutenergie et

le bilan global doit ecirctre sensiblement nul puisque la concentrashy

tion daldeacutehyde malonique reste la mecircme entre O^C et 8odegC Or

les meacutecanismes a et b sont endothermiques Il na pas eacuteteacute tenu

compte des eacutenergies de reacutesonance qui peuvent stabiliser certains

radicaux (allylique en particulier) ni du facteur entropique

De plus le couplage avec dautres reacuteactions se faisant sur laushy

tre moitieacute de la moleacutecule est susceptible dapporter une partie

de leacutenergie neacutecessaire

bull b orvi- or 1er f a ib l e s irvv iri

rrv c i a eXfo i i Un-- i

bull bull i i i la x uvvc ceux AcircQ l - a H

j-t J iecirc^oxygl jTOise ai iJe kl ucircri bull

bull_bull bull-bull riri e reacutejerlto i t rbr

gtil - c K ^ e r t j cur ie tcie- er

et t ai a i J i t io ie c ^e bullbull t cera

c- F L( raquogtpound-huxi-- raquo j bull -e ieiJ ^orif or-

i -rtiiej ont r eacute a c t i v e s avi-c Loorr

iil io ia-icirc lec o rb i t a l e Libres de^

a^ u c t raiwar t ir a r a l l egrave l u a avec la

i L bull - o^c r--^le alt f l u^e ^ouc-

i- bull-bull - bull riabullbull- f ac i l i t e - d ouve r tu re

i-- a r j bull i bull s i o n acircani - anonegravere B uc

-ic- ccriit e offot i jr rcr-ierrert

fii- -ltbull - ircrta

g bullltx

v

0 0 n

R

lti o ^ v ~rv

0 0 B

I

A C F sont reacuteactives B D E sont inertes [55]- Incorporeacutees da

un cycle agrave 6 centres At B C conduisent aux trois conformations

dun composeacute anomegravere amp dont 2 sont reacuteactives D et E corresponde

agrave une forme o non reacuteactiveraquo dautre part S ne peut repreacutesenter -

cycle pyranose

0 -o-

1 I

CHjOH

etegravese dne attaque sur le carbone en position 2 dans le

iiicircre b est confirmeacutee par la quantiteacute daldeacutehyde malonique

formeacutee dans le glucose le galactose et le mannose En ef-

la corfiguratior anomeacuteriaue de ces trois sucres est iden-

(fcrne bullgt largement preacutedominante) et on peut penser que la

--ipatier au premier meacutecanisme est semblable La position de

roxyie e imposeacutee par lencombrement de CH sOH est eacutequato-

pcr ie glucose et le galactose et axiale pour le marrose

ior poundeacutereacuteraiemeit plus labile Expeacuterimentalement le mannose

it i uicirce quantiteacute daldeacutehyde ma ionique supeacuterieure agrave celle

oacirce et au galactose

Sriverraquo les conformations preacutefeacutereacutees

Glucose

OH en 2 equatorial OH en 2 axial

Or

OH en 2 equatorial

- lto -

Extrapolation aux polymegraveres

Les rendements radioly tiques rapporteacutes comme luniteacute deacutenergie le

rad agrave 1 gramme de matiegravere irradieacutee de deux polymegraveres le maltose

et le maltotriose sont intermeacutediaires entre ceux des formeacutee raquo ot

S du glucose

Or la conformation de la liaison glycosidique est ogt dans les deux

polymegraveres celle du reacutesidu reacuteducteur est principalement 5 (veacuterishy

fieacutee pour le maltose par chromatographic caseuco des deacuteriveacute- trishy

meacute thy 1 silyleacutes) Il semblerait donc qo tous les groupements arhy-

droglucose sont sensibles agrave leffet primaire -uils soient initia

lerert libres ou inclus dans une chaicircne gluconidique Dailleurs

dune part les meacutecanismes proposeacutes plus haut ne mettent pas en jeu

le carbone dautre part la diffeacuterence de position de 1 hydro-

xyle en t dans le glucose et le galactose eut sans influence On

doit donc tendre pour lamylose au mecircme rendement que le glucose -gt

tableau 3

ciyni CcedilH2OH

S OH A OcircH

Types de polymerisations de lamidon

amylopectine

)H OH Glucose 3 I rcsidu

^

llltlH 2 reacutesiduraquo

Kaltoeriost 3 reacutesidus

CBjO

deg J

C H2deg

CH20H CHjOH a l l o a o laquo I t roae

CHO

CH20H r i b o s

g l u c o s e

CHO

VII o mannosfl

CH 20H CH 20H CH 20H CHjOH guloae idoso galuctose taloiraquo

x y l o e c CHjOH

l y x o s e

CHO

t CH2QH

tfrytbro se

CH20H t h r eacute o s t

h Cil 20H

a l d eacute h y d e g l y c eacute r i q u o

Configuration dos ALDCSi-

- i7 -

III - ETUDE DE Lbull EFFET OcircECOJJD SE

L eacutetuje de la formatior daldeacutehyde rca Ionique agrave partir de sucirclu-

io do flu cosy a --to rrotiveacute- ir lo fait que dans 1aridor irdusi-

rou 1 avjii Jit ue -juantit or neacutegligeable deau est vrais erb la io

rcrt ro^ onsable cor me dans bullbull glucose hydrateacute d ure partie de ce - bull

-oliiL- ISMre part u - caioiC avait eacuteteacute proposeacute r-ar J ~ he r

bull Tit ^oj j t il eacutetait inter-- ant do -eacuterifier ses hypothegraveses

Le poundj ucose cet irradieacute sauf speacutecification cor traire raquo sr s-gtlu-

lion aiueuse agrave la concentra tir de C M i tempeacuterature ordinaire bull-

bull reacute seiee dair ei r la dose bullbull C i Mr ad-

Les quantiteacutes daldeacuteh malonique formeacutees sont alors beo-cou

Lus importantes aue celles et rveacutees lorsque le glucose est irradieacute

bull- leacutetat sec Cette diffeacuterence s t due agrave la tajue des moleacutecules de

jeluteacute par les radicaux radioft -es de leau (effet secondaire)

- La radiolyse de leau

Le meacutecanisme de formatio des radicaux libres de leau est encore-

incertain Toutes les th lories partent cependant de la repreacutesenshy

tation suivante de lionis- lion

rad +

0 raquo- iiuml30 + e

Ces deux espegraveces peuvent se recoisbiner et provoquer la coupure de

la l iaison 0 mdash H

e + ^ 0 + ^ H + OH

ou reacuteagir sur l eau [55 agrave 57

e + H_0 - OH + H

H^O + ItjO ~ H a 0 + + OH

H30 + OH m- 21^0

e + Iuml^O ^ H + OH

Enfin les eacutelectrons peuvent ecirctre rapidement hydrateacutes ( 1 0 - 1 1 sec) [5S]

e raquo- e~ Therm raquobull e~ aq

- i(8 -

Les espegraveces initialesreacutesultant Je lionisation de leau sont

donc H OH e~ aq

Dans un second ter-ps -lles peuvent engendrer des espegraveces moleacutecushy

laires stables

IcircOH

-r OH

Lors d i r r a d i a - i o n i eai ire 1 hydrorvrnc rjcleacuteculaire e t l e erc

-yde ihydrc t e ^ r t i i p e r t rajidere t bull ne r eacute a c t i o n er chaicircne

__y agrave 60]

Hi + OH mdash HO - ii

H + IcircLO laquo- bull 0 + OH

H + ^degs ^deg

L preacutesence doxygegravene dissous de nouvelles espegraveces transitoires

ont forneacutees

H bull- 0 2 ^ H0 2

2H0 2 raquo-2iE02 + Craquo2 OH reacuteagit avec i^O maintenant en

OH + H ^ ^ H0 2 +^0 excegraves devant H^ [57

H + OK raquo- K_0 ]

Leau pure ou satureacutee doxygegravene irradieacutee conduit agrave dec intermeacute-

diaires qui en se recombinant restituent plus ou moins rapidement -

leau de deacutepart _

Lorsquune partie des radicaux OH est utiliseacutee pour reacuteagir avec ^

un soluteacute par exemple le glucose il y a accumulation de peroxyde S

dhydrogegravene -

i

- 9 -

1 i i 2 0 mdash H + Z OH

K K + 2 0 2 H 0 2

2 HO s - Kg0 3 + 0 2

2 pound plusmn j c o s e + 5 OH raquo p r o d u i t s de r a d i o l y s e

c ^ l u c o r - e + ^ H 0 + 0

La presence de peroxyde dhydrogegravene dans les solutions io r_ r

ou agraveaicircu 1urido humide ( jgt t) irradieacute a eacuteteacute er effet mcrtreacuteo

colcagraveneacutetrie [5S] Il ne provient pas du glucose- lui-mecircme r -

en trouve pas jar irradiation agrave leacutetat sec [59] [^0]

Irflueree des conditions dirradiation et des caracteacutericti -

a - influence de la dose et de la concentration

Lors des irradiations du glucose sec ruuz avons noteacute bullbullbull

quantiteacute daldeacutehyde malonique variait lineacuteairement ave bullbullbull

pari la dose dirradiation et la quantiteacute de produit irr--

dautre part-

Les caracteacuteristiques de leffet secondaire sont sensiblerie

diffeacuterentes (fig 15 et 16)

mdash Ainsi la concentration daldeacutehyde malonj icirci crnicircl i v ^

dose et tend vers une limite Aux fortes doses dirradiai c

et aux faibles concentrations de glucose on observe de

plus une deacutecroissance Ceci peut ecirctre imputeacute agrave la radiolc

de laldeacutehyde malonique ou agrave sa destruction par reacuteaction

secondaire avec un autre produit de radiolyse par exemple

aldeacutehyde malonique - raquoraquo hydroxy-alcoyl peroxyde mdash-^ acide maionicr-

En outre la formation daldeacutehyde malonique est indeacutependante

de la teneur initiale en glucose dans un certain domaine do

concentration On peut adopter pour expliquer ces variations

une hypothegravese voisine de celle de ALTMANN [61]

- 50 -

Dose (Krad)

ir 15 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde malonique agrave partir de solutions de glucose

M 1 - concentration initiale du glucose TcggF

M 2 - concentration initiale du glucose -7mdashbull 3 - concentration initiale du glucose

2D

- 51

c j CM [ C O

oj

02

10 r2 i6-i 21G1 [Glucose] mi

figlb - Influence de la concentration initiale en glucose sur la variation de la quantiteacute daldeacutehyde malonique radiofonnee (solution eau dis t i l leacutee dose 0 f5 Nrad)

o c lu

-bull M bull i f bull u - 1

r - a r - i - a w c bull 1- bull i -ni

dcc- J i r r a d i a t i o r

^ = i(UcircH k (Pbdquo ) (oH) d eacute d u i t de raquo- (lt) e t ( 3

o o r r s c Gi d u t r _ i t u

f a ~ t e u r de c c r v e r c i c r G It r e r d c n e j t e f o r n a t i o den aux Oli G 1 - D e t i c ue~- v a l o j r i u i t i a l e u du g l u c o s e e t de P

l e - r a d i c a u x d i j i a r a i s j e n t e C ~ 1 0 ocirc e c Donc

agraveOH

7 OH =

bullpoundbull ampC e t u GOH = OH ( k g l u 0 + kj P Q )

cr GOH

en r e m p l a ccedil a n t d a n s ^

dll k a G(OH)

ltD ~ k g l u 0 + k p P 0

( g l u ) on p o c e K = k a [G ( 0 H ) 1

k g l u Q + k P 0

9- ^ j j = K ( E l u ) = K ( c i u 0 - M)

- 5 -

(glu - M) = K M d H - d (8 l uo H) car gluc - constarte

= - A ducirc (eiu0 - K)

^ glu - H = C e c o

pour D=0 K=0 C=poundiu0

15- Cpoundiu0 - Hy = giuc (e gt

U M = gluc (1 - eK D)

la representation de cette fonction est donneacutee firre

La juartiteacute de produits radioforrceacutes donc daldeacutehyde maloniyue

ivor la dose puis tend vers une limite

Le- reacutesultats expeacuterimentaux sont plus complexes et aux fortec

plusmnoir lavons vu laldeacutehyde malonique est lui-mecircme deacutetruit

Un calcul semblable permet dexpliquer lindeacutependance viocirc~agrave-

de la concentration initiale de glucose

par deacutefinition on peut eacutecrire

i amp r I u l icirc k bull (G OH) 1 dH

k1 elubdquo + le P

dapregraves 8

k G (OH) 6 GM = S i uo G M = rendement de

k glu0 + kp P 0 formation de

17- agrave - -Jpound-L_ bull _Ji_ipound G H k G(OH) k glu0 G(OH)

Lorsque gluQ ^ P Q GM est indeacutependant de la concentration en

glucose

Cest le pheacuterioegravene important traduit par la courbe theacuteorique figu

et observeacute expeacuterimentalement figure 16

G i j 0

Dose

f i r - - Repreacutesenta t ion graphique de M = J 1U 0 (1 - e~ )

Glo 0 laquop Glu 0 gtP 0

fig T8 - Representation graphique de J_ k 1 kp Po gH gTOcircET (en fonction de la concentration en glucose)

k iTOcircST + k glu0

- gt -

I l faut orf i otor ro l e ra ort r^-U-hy it- ma i oni-jue radifucircrir

lt- io t-ilaquobull-bull i rr iitgt -bullbullbull ru i r --lArab L lt-ltt laquoari a gt oree

r ^ t i c bullbull f~-bull OJ-o aug^ei i c i i ^ - t -- l nvu- v irL- f a i t

bullbull bull bull L r jr t M - i - ra o^^ av-- le r - 1 -

ni bull i- rcrt v J 3 rt i ~i l i ocirc rerre CH

ave- JI k ie 16 CH M - 1 2 c 1

Lour ad ii tier avs irra-Jiatio di iie la -j-uajLiiI- daldeacutehyde ma-

loni jue (fie- ^ ) ampJ- revanche lef fc t est iwcroocirc apregraves saturashy

tion dec solutions par le p rot oxyde dazote bdquoG qui induit la forshy

mation dec radicaux OH agrave partir des eacutelectrons aqueux (fig 22)

e aq + iumli20 raquo- K 3 + 011 k = 86 1Q 3 M1 sec 1 [63]

Lespegravece reacuteactive de 1eau responsable de la formation de 1AH

es donc bien le radical OH

- 5 -

fig 19 - Influence de la concentration en glucose sur le nombre de moles dAM radioformeacutees par moleacutecule de glucose-

- 56 -

i

j

532 1

i O a 1

i 20 bull

1 i

10 lt

i

^y 2 4 6 8 10 12 Pil

fig 20 - Influence du pH dirradiaiumliOiumli sur la formation daldeacutehyde aaloiugraveque laquo (solution molaire de glucose dose 2 Hrad)

tPieges agrave OH] m

fig 21 - Influence de la concentration de divers piegraveges P -iia libres sur la formation daldeacutehyde malonique -~u - -s - lirradiation Y du glucose en solution -olcire

1 - CH3 CH OH

2 - CCH) CE OH

3 - K Br

60 -

- 5 mdash 1

51er-

f iCcedil 22 - Evol^t io le -I-ilv^- ial^1i c x ucircaii1 ormeumlegrave ^onct ion de la conceji trat icirccr uc ^IUCQJU OU preacutesence de

mdash 1 - KbdquoQ

mdash 2 - Teacutemoin eau distilleacutee

mdash 2 - CK3 CH OK

- 61 -

kcrarrie Le r a d i c a l OH ea t connu pour ecirc t r e un pu issan t cxyia

r eacute a c t i o n avec KMn04 e s t pa r exemple l a s eu l e oj i l J

j o r t orrre ur r eacuteduc teur - Dune jjianiere geacuteneacute ra l e i l

s u s c e p t i b l e d a r r a c h e r un hydrogegravene

H K

I ^ I R C mdash 0 mdash K ^ O H raquo - H C f R mdash C C

I ^ I R fi

E rrilie busiq-je i l e s t deacutecoEposj e t le r a d i c a l C

possegravede des p r o p r i eacute t eacute s semblables

OH OH mdash HjO + 0

K K

I ~ ^ _ R mdash C mdash 0 mdash H ltdeggt0 R mdash C mdash 0 + vil

I ~ I R R

R R

I I O H + S mdash C OH R mdash C mdash 0 + K_

I

- Marquages isotopiques

A une solution 5 10 M de glucoso pH 1 1 satureacutee doxygegravene esz a c

teacutee une faible quantiteacute de ce sucre marqueacute au 1 4 C en position Cx

ou C s

Apregraves irradiation (5 Mradi 130 kradh) laldeacutehyde malonique est

seacutepareacute comme preacuteceacutedemmentraquo Les purifications du complexe ave 1 bull

sont effectueacutees par cristallisations successives dans leau et par

chromatographic de partage sur colonne de cellulose Lactiviteacute

speacutecifique eacutetant constante au cours de 5 opeacuterations on estime que

le complexe est suffisamment purifieacute

Glucose rrgtaroieacute on p o s i t i o n

11deg c r i s t a l ltdeg c r i s t a l - ^ 0 u r i i U a l i c c r i s t a l icirc e l u a t chrc-

i - a l ( n o i e s ) i bull 0 mdash - Q- V 10 - 5 10 _ - 0 06 10-

A t i v i t eacute t o t a l e VL- 0 s i Mi tes

10 o i 1 C S i j 10- J 0 1 0 t is- 10 e

- i v i t ocirc s p eacute - i - i 21 10

0 1 ) h

jucircoitioi ugrave

bull - i m a l I n o l e ocirc ) 1 1 8 E io-= 115 1 0 - 6 03igt 1 0 0187 10 - 0 05^ 1 0 _

gtbullbullbull ivitiuml t o t a l e o rs 10 minutes

o- bull5 10= i 10 s idj 1 0 - e10 10-

- icirc i v i t eacute speacute = i -3V o 1 0 iK 10 1 c iraquo 1 0 1 0 ltt 1 0 1 0

b 1 0 1 0

i ----is~iumlrt - S bull - - bull bull - -JIuml l ^ 1 5lt

La r a d i c l y s e i n t e r n e e j t i c i neacute^IigeaLiO levant c o l l e p rodui te r-ar

le rayonnement car l a juantivl- Jali-Shv-Jc- ralor i ^ e ferrreacutee ir

i r r a d i a t i o n 7 e s t t r egrave s s^ i icirc r i eure gt e ucirc p glucose j e

Les bull amprOto rer-reacute^prrTit rraio-iq^e contenant l e carbone rcarqueacute -n-t bullbullbull-i- - - LJvemert de 8 igt e t

10 icircioir 1^ -lLiBaiiumles a ldeacutehydiqje e t a l c o o l i q u e

P ropos i t i ons de ae--ajd^mea

ues meca-Jpoundr5 voa r -_-

i-i-jpound lt--v-2- -Liri T L

v l a i t que- l-Mg-^t ^ t i

viuml-ovoja^ pour l a r a d i o l y s e en mi l ieu

-bullelle en s o l u t i o n en tenant compte

r a d i c a l -OH de l e a u

- 63 -

On peut concevoir que lattaque du radical OH conduise agrave

chement de H- sur lhydroxyde du carbone t

H OH

Y CHOE I CKOH

I HCO^K iO

CK OH

1

H OH -C I CHOH I CHOH

HCO I

mdashCH I CJLOH

II

Le rearrangement du radical II aboutit apregraves rupture de la

C mdash C au composeacute III

H OH

-V CHOH

H C amp + 7 kcal

mdash-c

I CHOH i CHOH

CHjOH II CHCK III

te composeacute III peut ensuite eacutevoluer agraveampns deux voice digegravere1

H ^0

I

a - Hydrolyse de la liaison aceacutetalique

CHO

CHOH

__ CHOE CHOK

COM

CEO

CKOH

CE OH

IV

l

H OH C

_ II

v- 2 C bullbull=lt-

Laiiic - i et cr suite rOcej^aire dc

-ur ie carl-o-e c du r a d i c a l V c e t t e

j i t d i rec te-re c o i t ar i i t e r n eacute -

cc

c

CHC

ci-

ildeacutehyde r-aicrirje

rc conditions expeacuterimentales to de laldeacutehyde ralonique sont

i icr-eacutes i partir de lextreacutemiteacute aideacutehydique

Counure horolytiaus de la liaison acetaliccedilue

Le radical III pourrait aussi conduire apregraves coupure horcolytique

de la liaison C mdash 0 heacuteniaceacutetalique sercolable agrave celle postuleacutee en

rrilieu solide s la forme eacutenolique de laldeacutehyde nialonique

K 0)

l c I

CHC i I CHOK CKO

CKO

omdash-mdashOH

CE OH

III

8h kcal CH I CKOE

- 6J -

CHO CHO

I I bullCHOK laquo- CH

f 1 ltCHOli CKOH

XII XIII

lit-rai responsable de la formation ugrave partir de bullbullbull-

rLi al tccli ie I riucose de seulement 0 de laldeacutehyde- r-~

Or p e t er effet penser quen milieu liquide bullbull

r aux pi extrecircmes lhydrolyse est plus facile

la -jeupure horr-dy tique

biccussion

Le-iuml variations de la concentration en aldeacutehyde mala ni que ob^t rv----

en fonction de la dose dirradiation et de la concentration e -

bullcse sert compatibles avec tout node daction indirecte

Lee effets de xalcooi du bromure de potassium et du protoxy-i--

d --ote ronf irment i attaque initiale des radicaux OH

linfluence de loxygegravene est nulle et ce gaz nest pas impliqueacute

dans lexplication des rcecanisres

I] est difficile de comparer les rendements raaiulj tidies du glushy

cose du mannose et du galactose les pourcentages relatifs dej

formes or et 9 eacutetant diffeacuterents en solution dans leau

En milieu basique la stabilisation de la forme eacutenolique de lalshy

deacutehyde malonique peut expliquer le rocircle favorisant dune eacuteleacutevation

de pH

En conclusion les meacutecanismes proposeacutes ici sont assez diffeacuterents

de ceux deacutecrits par Scherz Nos reacutesultats expeacuterimentaux ont montreacute

en effet que dans les conditions dirradiation utiliseacutees (solution

dilueacutee pH eacuteleveacute) laldeacutehyde malonique provenait contrairement agrave

lhypothegravese de cet auteur principalement de lextreacutemiteacute aldeacutehydique

du glucose

- CC -

- Extrapolation aux polymegraveres supericirz (fipound- 2)

La comparaison des re demets Ju glucose du rraltose et du maltti-

trio^e net e eacutevidence le roio Au r^rb^nc i

Lorsc- roi -vi o-t xrri li ]eacute in la lai^oi pound lycos i il j e il ny

a plu s pe_- it i 11 teacute d at tu e r ar 1er r in aux Li je eau corrt-

il est oslieacute dans les meacutecanisme- deacutecrits r 1J- ha-it

Seul lej cyles A correspondant bull 1 ex i reacuterri teacute rcr reacute iuc t ri -e

chaicircre irrite cdiraieit i laldeacutehyde rralcri pjc (ne hydre lye

de la liaison jlycosidique serait neacutecessaire) Jre f ra bull tio Je r

dicaux CH Je leau part ici erai t r le y-le E C - d autr-s

reacuteactions et eraii or censeacute ueje LIA Li lisat le - ia [reduction

daldeacutehyde rraionisue -iui deacutecroicirctrait e fonctic de la lorQuer

la chaicircre

Jre extrapolation ugrave 1 any lose condi t ugrave admet tre vc leffet bull-bull

condaire serait donc neacutegligeable Ceci cat en accord avec les reacuteshy

sultats obtenus sur lamidon irradieacute agrave leacutetat solide pour lequel

les concentrations agravealdeacutehyde malonique r augmentent pas aux forshy

tes humiditeacutes contrairement agrave ce que lon pourrait attendre de

1effet secondaire

Dans 1isomaltose les carbones 4 des deux cycles sont libres et

rien nempecircche quapregraves hydrolyse ils participent tous deux agrave la

formation daldeacutehyde malonique cest ce quon observe en effet

expeacuterimentalement

67

fig- 23 - Irradiation du glucose et de ses polymegraveres en milieu liquide agrave diffeacuterents pH

1 - glucose

2 - maltose

5 - maltotriose-

oi^h^-uirifmdash

te rr--t lti J u b i

i _a JOI-bull i bullbull l-it-hyis rraiori _bull = oer est ajouta -J volume

A_-ide d thiobarbiturique 072 g

Acide trichloracitique 1 y g

1^0 QSP 100 ml agrave 20degC

Arregravef chauffage agrave 6CdegC pendant 60 irn le meacutelarge est refroidi et

lu densiteacute optique agrave j32 rn est lue agrave laide dun spectrophoto-

mttre Optica CFt R

EVAPORATION DE LALDEHYDE MALOKIQUE

Laldeacutehyde malorique est seacutepareacute ainsi que tous les produits de

radiolyse volatils par evaporation sous vide agrave ^ucircdegC et piegeage

agrave -TS6degC (fig 26)

La solution est preacutealablement acidifieacutee par 2 ml HCL

- 69 -

qgSTALLISAilOi DU COMPLEXE

Le- -urj IP-XC ATB-AM r eacute c i i t e c o u s ic r rce -le p a i l l e t t e s d eacute c

^J^-L uprucirc i a c i d i f i c a t i o n (HCL lt m l e t r e f r o i d i s s e r c e r t -ie

bull-iorr a r j e - j r c ^ I i e s t e n s u i t e f i l t r eacute s u r v e r r e f r i t t e H C t

JHtfCKATUuiiAiiilE

J bullbull 2- bull bull bullbullbull bull i Uo- a o i i U icirc L O _oro i c r e

bull i a v bullbullbull 1 bullbull c e- f i non a r t i bull J I O ^ s e n t eacute l i - i n eacute e s

icirc-e a v-- bull 1- i e u i a -bull= gt r J e deacute - a r t a t i c

c u i -bull--- lt iy irp l e x t- bdquo o n t a_L xiquCC-r ^ ic-

bullie taille aj ro rieacuteo aux quantiteacutes agrave purifier Un lavage gt

i iric I AT5 te lCA ei egttc-G et diverc produits de raJic

Le Oi ugte ~Lt ensuite -JluC par u ir-eacute lange ea - ampiumltce

mdash mdash Par compteurs type GEIGER KULLER les solutions ( C C bull=

iz eacutevarcreacutees agrave laide ciun eacute iradicircaeur sur des coupelle i -

niriurr Ces d e m i Ore dont introduites dans lappareil e bullbull

tauje ett automatique

Par scintillation liquide Apregraves oxydation dans un four agrave catiy

le C0 marqueacute est recueilli dans pound0 ml du meacutelange suivant (fir bull

Pour un litre

220 mi dalcool meacutethylique (solvant)

330 ml de pheacutenyl-eacutethyl-amine (fixateur de C0 S)

fOO ml de toluegravene (scintillateur primaire)

7 g de Butyl PBD (scintillateur secondaire)

pu ml deau (solvant)

Lactiviteacute est mesureacutee par scintillateur liquide

PREPARATION DALDEHYDE MALONIQUE POUR ETUDE EN LUMIERE UV

Laldeacutehyde malonique teacutemoin est preacutepareacute par hydrolyse acide du bis-

dimeacutethylaceacutetal du commerce (10 ml de solution molaire dacetal

2 ml HCl concentreacute chauffage agrave 30degC pendant 60 mn) (fig 24 - 25)

- 70

fig Zh - Influence de la concentration en acide sur lhydrolyse du bis-dimeacutethyl aceacutetal de laldeacutehyde malonique (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique agrave 267 ira)

- 71 -

fig- 25 - Influence du temps de chauffage agrave 600 sur la formation daldeacutehyde malonique par hydrolyse acide du bis-dimeacutethyl-aceacutetal (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique

267 ara)

ro c IUgrave-U -iu bull c a lt-T ur e^ ^Oucircte-bullbull-- bull - UL Zul i o bull bull bull

To IOiit agtregraves chauffage i^^C agrave I ocirctuve ^ojjj^^i i h e a r e r

ADUIIIC -ii- x-^r

t i l e e s t oifLCicircueacutee j ^ r

a) lyoLhplusmnlXLnzij bull icirc- ^ e l a ^ e tie icjij de ] lii-oae e t do KBr

t J -lplusmnlirO JX ougt2rcs

- 73 -

DIFFERENTES FORMES CRISTALLINES DE GLUCOSE

Glucose du commerce (Prolabo) anhydre ou monohydrate

Sirop de glucose eacutevaporeacute sous vide (20 mrr Hg 30degC) agrave laide dun

rotavapor Biiumlchi ou dans un dessicateur en preacutesence de P_Ofl

Glucose lyophiliseacute agrave laide dun appareil Sogev type Subii-i

CHROMATOGRAPHIES GLC

Preacuteparation des deacuteriveacutes trimeacutethylsiJyleacutes Le sucre J5 mg) est

dissous dans 1 ml de N N dimethyl formamide qui a our proprieacuteteacute

nous lavons veacuterifieacute de conserver la configuratio anomerique La

silylation est reacutealiseacutee par 1 ml de N 0- bis-tri-ieacutethyl-silyl-

trifluoro-aceacutetamide O de trimeacutethyl chlorosila _e) Le deacuteriveacute obshy

tenu est susceptible decirctre chrouatographieacute en aase gazeuse

Chromatographie La chromatographie est effectue sur colonne SE 30

(2 m 18 de pouce) par eacutelution isotherme (c onne 200degC injecteur

250degC deacutetecteur 250degC) agrave laide dun chrom ographe F 30 Ferkin

Elmer

pH DIRRADIATION

lgtc TgtH -cyous sont nxeacutes par des tampon phospnate 05 M et les

pH extrecircmes sont obtenus par addition e soude ou dacide chlorhyshy

drique -

NOTA Le pH varie tregraves peu (lt 1 pIT en cours dirradiation dans

ces conditions

Vide primaire Coton de virra

Azote

liquide

(-1B0raquo Ciuml-

f

riuml 11

sp

l i Soj-ution U C - Glucose _ -

Agitateur bullbullgnetiqua

MEGE I I PIEGE 2

fig-26 - Meacutethode dextraction sous pression reacuteduite des deacuteriveacutes volatils scheacutema de principe

- TJ -

agrave Mlaquoraquoi|tugtl control (-were)

D D

f i g 28 - Meacutethode doxydation des composes marqueacutes ( intertechnique S A I l l bullcheacutema de principe)

- 76 -

CONCLUSION

Au cours de ce travail nous avons vu que laldeacutehyae malonique

Dcuvait ecirctre formeacute directement par irradiation du glucose sec ou par

1intermeacutediaire des radicaux de leau lorsque cette derniegravere eacutetait

preacutesente

Les meacutecanismes reacuteactionnels que nous avons proposeacutes ne sont sans

doute pas la traduction exacte de la reacutealiteacute mais ont lavantage decirctre

en accord avec les reacutesultats expeacuterimentaux

Leffet direct conduit agrave une production daldeacutehyde malonique proshy

portionnelle agrave la dose indeacutependante du deacutebit de dose de la temshy

peacuterature dans un vaste domaine de la preacutesence doxygegravene et de

leacutetat cristallin du glucose En revanche la teneur en eau et la

forme anomeacuterique du glucose jouent un rocircle important Par marquage

isotopique on a pu montrer que les deux extreacutemiteacutes de la moleacutecule

du glucose participent agrave la formation de laldeacutehyde malonique

Lextrapolation aux polymegraveres lineacuteaires (maltose maltotriose) met

en eacutevidence lindeacutependance du rendement de radiolyse vis-agrave-vis de

la liaison a 1 - 4 et permet de penser quil tend vers celui du

6 I ^ u i i c ugraveo110 i camelo te

Leffet indirect est lieacute agrave laction des radicaux OH de leau Il

se manifeste lorsque le glucose est irradieacute agrave leacutetat suffisamment

hydrateacute ou en solution Dans ce dernier cas et en accord avec la

theacuteorie geacuteneacuterale la concentration daldeacutehyde malonique est indeacute-

peacuteiiugravecujLt de la concentration en glucose dans une large mesure et

ne varie pas proportionnellement agrave la dose Loxygegravene est sans inshy

fluence notable mais on observe une forte activation aux pH eacuteleshy

veacutes Lutilisation de 1 4 C a permis dattribuer agrave lextreacutemiteacute aldeacute-

hydique du glucose lorigine de la plus grande partie de laldeacutehyde

malonique La polymeacuterisation du glucose par liaison 01-4 entraicircne

une diminution du rendement radiolytique Ainsi leffet indirect seshy

rait neacutegligeable dans lamylose

- 77 -

Il serait inteacuteressant pour continuer ce travail dextrapoler DX

polymegraveres plus eacuteleveacutes en utilisant divers polyholosides obtenu t ajregrave

hydrolyse meacutenageacutee de lamidon par chromatographie sur biogel jampr

exemple

Quoiquil en soit on a pu mettre en eacutevidence agrave propos de la forshy

mation daldeacutehyde malonique des diffeacuterences de comportement di rlucjo

vis-agrave-vis du rayonnement ionisant selon ou il est libre ou irccrrcr-icirc-

dans une chaicircne glycosidique Ceci incline agrave la prudence danc 1-JZ-J~

polation au polymegravere des reacutesultats trouveacutes sur un monomegravere

- 78 -

ANNEXE

Nous rappelons ici les uniteacutes utiliseacutees en radioactiviteacute et

nous indiquons leurs eacutequivalents biologiques geacuteneacuteralement fondeacutes

sur les effets que produisent les radiations ionisantes dans lorshy

ganisme

On trouvera les mesures pratiques fort bien deacutecrites dans la

thegravese de Monsieur Jean MORRE deacutejagrave citeacute

- 79 -

UNITE DACTIVITE

Le curie (Ci) Le curie caracteacuterise la source eacutemettrice

La masse de radioeacuteleacutement pour une activiteacute de 1 curie est tregraves

variable

mdash 3 tonnes duraniur 3S

mdash 09 rg de cobalt 60

mdash ^3 microgrammes dor 198-

Ceacutetait dabord lactiviteacute de 1 gramme de radium- Officiellement

cest la quantiteacute de tout radioeacuteleacutement dans lequel le nombre de

deacutesinteacutegrations est de

37 x 1 0 1 0 par seconde

Lactiviteacute massique ou speacutecifique est lactiviteacute par uniteacute de

masse dune substance consideacutereacutee Elle sexprime en curiegramme

ou en ses sous-multiples

UKITE DEXPOSITION OU DE DOSE EMISE

Le roentgen (R) Il caracteacuterise un faisceau de rayons X par ionisation

provoqueacutee dans 1air

On mesure ici la charge eacutelectrique transporteacutee

1 R = 2083 x 10 9 paires dions par croa dair

1 R = 16 x 101 paires dions pa granirc d air

1 R = t Ues cm3 dair = 770 Ues gramme dair

1 R = 677 r 10 e MeVcm3 dair standard

1 R = 0838 rad

1 R = 524 x 10 7 MeVg d a i r = 52 x 1 0 1 3 eVg d a i r

1 R = 0107 ergcm 3 d a i r = 869 e rg g d a i r

1 R = 93 e r g g d eau ou de t i s s u s v i v a n t s

- 80 -

UNITE DE DOSE ABSORBEE

Le rad Internatic nalement 09^3) raquo c est luniteacute de dose absorbeacutee-

Elle est fonction des caracteacuteristiques du champ de radiation o~

point consideacutereacute et de la composition eacuteleacutementaire do la natiegraverishy

en ce point

Elle est eacutegale agrave une eacutenergie diviseacutee r-ar une ira se

Indeacutependamment du temps passeacute agrave ceacuteder leacutenergie

1 rad = 100 t g de matiegravere quelconque irradieacutee

s 01 joule par kilogramme

La valeur du rad est sensiblement eacutegale agrave leacutenergie libss-bull- bull_--

de leau (ou des tissus mous irradieacutes) par an faisceau io r-yz X

tel que lexposition soit de roentgen

On peut se servir du rad avec des rayons X gamma neutre bull-bull-

trons protons

Remarques A une exposition de 1 roentgen correspond ure dose

absoijeacutee de

mdash 0869 rad dans lair

mdash 09S rad dans les tissus mous

mdash 08 agrave 097 rad dans leau pour des rayonnement

deacutenergie comprise entre 10 keV et 3 HeV

Si une chambre dionisation a donneacute pour des photons deacutenergie

infeacuterieure agrave 3 WeV agrave un certain endroit dans lair une exshy

position de 1 roentgen le corps humain agrave la mecircrce place receshy

vrait 096 rad

ME5DRES BIOLOGIQUES

Le LET (Linear Energy Transfert) 1 keVmicron deacutecrit leacutenergie

deacutepenseacutee drns les tissus en fonction de la longueur du parcours

LEBR (Efficaciteacute Biologique Relative) = I rayon X de 250 keV

dionisation speacutecifique de 100 paires dions par micron deau ou

de tissue Cest une ionisation speacutecifique-

- 81 -

Le REM (Radiological Equivalent Man) = effet biologique ducirc agrave

labsorption de 1 roentgen de rayons X ou gamma

Un rem = 1 rad X EBR

= EBR e rSEcirc d e tissus

Mesure indispensable agrave leacutetude de certains paramegravetres telles la

radiosensibiliteacute cer luniteacute pratique utiliseacutee pour les vashy

leurs de radiorrotec t _-i

Si lon connaicirct la dose absorbeacutee on peut passer acirc la notion

deacutequivalent de ucirczr2 en pondeacuterant la valeur trouveacutee par un facteur

exprimant le risque relatif correspondant agrave la qualiteacute du rayonshy

nement

Cest le facteur de qualiteacute FQ relieacute agrave la densiteacute des pheacutenomegravenes

eacuteleacutementaires dionisation et dexcitation au voisinage du parcours

de la particule chargeacutee

REM = RAD X FQ

Le rem correspond au risque encouru par un organisme huma_n ayant

reccedilu une dose de 1 rad de rayons X ou gamma

PRINCIPALES VALEURS DE FQ

Rayonnements FQ

X gamma 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale gt 003 HeV 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale lt 003 MeV 17

Neutrons thermiques 3

Particules infinies naturelles protons de faible eacutenergie neutrons rapides 20

Noyaux lourds de recul fragment de fission 20

Une personne soumise pendant un an agrave un flux de neutrons thermishy

ques de 700 Ncm asec recevrait un eacutequivalent de dose de 5 rem

laquelle est la dose annuelle maximale admissible fixeacutee pour la

cateacutegorie de travailleurs dits directement affecteacutes agrave des trashy

vaux sous rayonnements

- 82 -

Le rem est leffet biologique de 12 g de radi-m 226 agrave un megravetre

pour les tissus exposeacutes pendant une heure

Outre la quantiteacute deacutenergie ceacutedeacutee agrave la matiegravere irradieacutee il faut

tenir compte aussi du temps neacutecessaire pour deacutelivrer cette eacutenershy

gie

Une mecircme dose provoque des effets moins graves si elle est eacutetaleacutee

dans le temps Si le temps est suffisamment long une dose mecircme

importante narrive jamais agrave provoquer des effets dits seuils

Les normes de seacutecuriteacute (ou) doses maximales admissibles sont resshy

pecteacutees si lon calcule agrave lavance le temps de travail maximal

en preacutesence du rayonnement

En prenant lheure comme uniteacute de temps on aura

mdash deacutebit dexposition = en Rh

mdash deacutebit de dose absorbeacutee = en radh

mdash deacutebit deacutequivalent de dose = en remh

EFFETS SUR LORGANISME DEFINITIONS DES LOUES

Dose Maximum Admissible cest la dose totale de radiation reccedilue par

un individu et jugeacutee incapable de causer des troubles appreacuteciables

au cours de lexistence Elle varie sil sagit de la seacutecuriteacute inshy

dividuelle dune petite ou dune large fraction de la population

Concentration Maximum Admissible Elle repreacutesente la concentration de

chaque radioeacuteleacutement dans leau et dans lair qui apregraves obtention

dun eacutetat deacutequilibre dans le corps de lindividu qui la ingeacutereacutee

ne donne pas une irradiation corporelle totale deacutepassant une vashy

leur de 03 rem par semaine dans lorgane critique (organe le plus

sensible agrave ce radioeacuteleacutement)

- 83 -

Officiellement la CMA dun radionucleide est lactiviteacute volumique

de ce radionucleide dans lair inhaleacute c dans leau de boisson

qui pour une inhalation ou une ingr -ion exclusive et continue

entraicircne leacutequivalent de dose maxi al admissible au niveau de

lorgane critique lorsque leacutequilibre est atteint ou apregraves cinshy

quante ans dans le cas de radioeacuteleacutements agrave peacuteriode effective longue

Leacutequivalent de dose est deacutefini pour les besoins de la protection

Cest le produit de la dose absorbeacutee par le facteur de qualiteacute

le facteur de distribution de dose et dautres facteurs adeacutequats

bull C H mdash C H -I I

UN Off

- C - C H -I I

OHOH

H C - C H - C H mdash C H -I I I I OHOH OH OH

CHmdashCH-CHmdashCHmdash i I I I bull OH OH OH OH

bullCHmdashCHmdashCHmdash OH- CHmdashCHmdashCHmdashCII- CHmdashCH=CHmdash 0 - + 1

bullC-

1 1 raquo II 1 1 II OH OH 0 O- OH O

Meacutecanisme proposeacute par H SCHERZ

iIV3~SITS LE E2CIT t 3 C C r i l

HT ESS SCIZICSS

U K - A S 3 E L L 3 H I

- bull bull -23 _ _ D E _ _ 3 A _ -icirc_sos

agrave 5- ^ ~ VF

Le Vico-yreacutesident de lUniversiteacute

Universiteacute de Droit dEacuteconomie et des Sciences

A I X - M A R S E I L L E III H - DUSSARDIc2

FACULTEacute des SCIENCES et TECHNIQUES 1raquo SAINT-JEROME Rue Henri Poincar 13397 MARSEILLE CEOEX 4

81raquo -

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- 87 -

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GORDON S HURT ED Dis Faraday Soc 36 193 (1963)

Imprimeacute par le Bureau de Documentation

CENCADARACi1E

Page 10: ETUDE DE LA FORMATION DE L'ALDEHYDE MALONIQUE AU COURS DE

- 7 -

dillustrer les moyens de protection indispensables lorsouon manipule

des eacuteleacutenents radioactifs Les principales uniteacutes seront rappeleacutees sur

un tableau Nous utiliserons le rad canuse uniteacute de dose ainsi que sec

multiples krad = 10rad 1 Hrad = 10 rad Une mecircme dose pouvant ecirctre

distribueacutee plus ou moins rapidement la notion de deacutebit de dose traduit

1eacutenergie absorbeacutee par uniteacute de temps Il est proportionnel agrave la puisshy

sance de la source utiliseacutee et varie en fonction inverse du carreacute deshy

lagrave distance qui seacutepare la source de leacutechantillon

La mesure de leacutenergie absorbeacutee nest pas effectueacutee calorirrieacutetri-

queaert en raison des faibles quantiteacutes de chaleur deacutegageacutees rais gracircce

icircraquo une reacuteaction radiochimique particuliegravere la conversion de Fe en

-0 krad- Loj icsej sjiumleacuterieures sont mesureacutees par extrapolation

bullV - C mdash raquo laquos bull H0 bull laquo bull 0

Fe f OH -Fe+1 + OK

F e + + + H0= m~ Fe bull H0 2

OH + H + raquo- HjO

H0~ + H raquo- HJOJ

III - DOSAGE PS LALDEHYDE MALONIQOE

La meacutethode faisant intervenir lacide thiobarbiturique nous est

apparue la plus satisfaisante

Laldeacutehyde malonique (AH) peut ecirctre doseacute par colorimeacutetrie [33]

en utilisant sa proprieacuteteacute agrave reacuteagir sur le malonylthioureacutee ou acide 2

thiobarbiturique (ATB) en ailieu trichloracctiqu^ pour donner un complexe

absorbant agrave 532 n-m (fig- 2 )

- 8 -

1 _

DO

I

v_ 4 9 0 532 Longueur

donde nm

fig 2 Spectre dTabsorption en lumiegravere visible du complexe Aldeacutehyde maIonique Acide thicircobarbiturique

- 9 -

LAT^b se p reacutesen te sous t r o i s formes tautomegravercs

O OH

HsL --OH

O HjJ-^X-H

Selon Percheron [raquoQ] laldeacutehyde malonique reacuteagit sous sa forme eacuteno-

lique CHO - CH = CHOH pour conduire au composeacute suivant L ^ ]

9 ^ N-^CH CH CH^S

En revanche Mesnard et Devaux [2] proposent une aut^p formule

CHOH QH ^H OH

HSW k sK Js H ^O^ ^ O

Nous ne nous sommes pas attacheacute agrave deacuteterminer la structure exacte du

complexe mais nous avons veacuterifie quil se formait effectivement que

lon utilise laldeacutehyde malonique du commerce laquou bien laldeacutehyde ma-

lonique de deacutegradation du glucose- Par ailleurs on a montreacute que deux

moleacutecules dATB reacuteagissaient avec une moleacutecule daldeacutehyde malonique

ce que nous avons veacuterifieacute par gravimeacutetrie

Le produit de la reacuteaction est un pigment rouge speacutecifique son

spectre visible nous lavons dit preacutesente un maximum dabsorption

optique agrave 532 nra ainsi quun eacutepaulement agrave h$Q nm Dans les conditions

utiliseacutees la reacuteaction est complegravete avec 2 ml de reacuteactif (fig- 3)i

apregraves 30 minutes de chauffage agrave 60degC Elle nest pas ou peu perturshy

beacutee par la preacutesence de glucose en concentration molaire (fig 4) La

densiteacute optique agrave 532 nm est proportionnelle agrave la concentration inishy

tiale daldeacutehyde malonique

Dans une solution inconnue la teneur est mesureacutee par comparaishy

son avec une courbe de reacutefeacuterence (fig 5)bull

fig 5 - Influence du volume de reacuteactif (ml) neacutecessaire pour doser 2 ml dune solution 10 - s daldeacutehyde raalonique Volume total constant (h ml)

laquoM CO m

o ci

1

s

1

s

30 60 Temps de reaction mn

fig4 - Influence du temps de chauffage agrave 60C sur la reacuteaction Aldeacutehyde malonique - acide tbiobarbiturique

bull en labsence de glucose bull en preacutesence de glucose (molaire)

fig 5 ~ Variations de la densiteacute optique agrave 532 nm en fonctiua de la concenshytration initiale en aldeacutehyde malonique

- 13 -

Le coefficient dextinction moleacuteculaire e agrave 5J2 nm est tregraves

eacuteleveacute (56 10amp m - 1 cm - 1) Lee quantiteacutes mesureacutees pourront ecirctre tregraves

faibles ce qui est dailleurs le cas dans le glucose iiradieacute (de

lordre du Mgg)

IV - ISOLEMENT ET PURIFICATION DU COMPLEXE

En raison des tregraves faibles quantiteacutes daldeacutehyde malonique preacuteshy

sentes dans le glucose irradieacute cette eacutetape dans notre travail a deshy

mandeacute une mise au point particuliegravere

Laldeacutehyde malonique est seacutepareacute par evaporation sous pression

reacuteduite puis condenseacute dans un piegravege agrave azote liquide Le complexe est

ensuite formeacute par action de 1A1B et est purifieacute soit par cristallishy

sation soit par chromatographic sur colonne de cellulose Les technishy

ques opeacuteratoires sont deacutecrites dans le dernier chapitre

V - INDICATEURS NUCLEAIRES

Leacutetudedu meacutecanisme de radiolyse a eacuteteacute effectueacutee en utilisant

lisotope l 4 C introduit seacutelectivement en position 1 ou en position 6

La fraction de moleacutecule ainsi singulariseacutee peut ecirctre mise en eacutevidence

dans laldeacutehyde malonique purifieacute On pourra suivre ainsi le devenir

des atomes de carbone du glucose

Le glucose 1C 1 est preacutepareacute au laboratoire des radioeacuteleacutements par

action du cyanure de sodium Na - 1 4C s N sur le D arabinose le glucose 1 4 C 6 est obtenu agrave partir de cyanure de potassium K - 1 4 C = N sur lal-

do 5 0 (1-2) isopropylidegravene D xylofuranose

Le l e est eacutemetteur de rayons P peu

eacutenergeacutetiques facilement ralentis par

la matiegravere

Deux techniques de comptage ont eacuteteacute

utiliseacutees

le fortes activiteacute-

ou ctto-iej ave bull le (

-i fi o de lcrdre de --ra ltbullbull bull bull

bull c irraiieacute o y-lu t io let- CciarM )

le L- a l rriir en eacuteteacute neu1 bull

La --J bull bullltbull bull deacute te Leur ct aicr^

de ratire la r-j en-- iu i- bullbull te-jr rest pi s rroorcrro 0

la _aiteacute deacutercjeacutee (fi lt-bull)bull -cue avorc utiliseacute acirciis ce c a le

courtage or ucintiiiatio liquide Ici leacutererrie de radiatic-r S

r es t ccedilaj eacuteiTise dans 1 eipa-e v - rs L r de lecteur mais trans f eacute r-icirce

ar ienisatic - un olvait jcintillaieur rinaire qui retourne ~lt

leacutetat forianental er eacutenettat uu -uartur de iurriegravere ex-itart agrave

i tour un solvant scintillateur secondaire Les rnotons ue proshy

duit ce dernier en revenant agrave son eacutetat fondamental arrachent des

eacutelectrons agrave une rhotocathode creacuteant une impulsion electric- qui

est ensuite amplifieacutee- La r_reseree ugrave un corps absorbant une- grande

partie des photons lumineux se traduit par une diminution consideacuteshy

rable du rendement de comptage (fig ) Cest le cas du complexe

de laldeacutehyde naloniaue avec lATB Afin de supprimer cet effet de

quenching on brucircle les eacutechantillons radioactifs dans un four

sous courant doxygegravene Le gas carbonique 1 4 C 0 _ raquo=t piege ^laquor xa

rheacuteyiuml^i5thylaiAcircne et le carbamate incolore ainsi formeacute peut ecirctre

traiteacute directement en scintillation liquide

4 C Les activiteacutes speacutecifiques As = sont exprimeacutees

4 C + l S C i a C dans l e s deux types d expeacuter iences en nombre d impuls ions par mole e t

par dix minutes-

fig 6 Influence de le quantiteacute duiiumle solution 10 M daldeacutehyde malonique eacutevaporeacutee sur le rendement de comptage dun appareil GM

- 16 -

o 05 rng de matiegravere froide ajouteacutee

fig 7 - Diminution du rendement de deacutetection en scintillation liquida en fonction de la quantiteacute de complexe color non radioactif ajouteacute agrave la solution

Mais le fait dintroduire un marqueur radioactif dans u

-icircgt- L-icirct-gtTo ire radiolyse interne qui sajoute agrave celle rov

irradie tiu Ceci rous aregravere donc agrave faire une correction ^ bull

ltbull a- ti vite eacuterif i-e cor res oidart agrave la seule irradiation cz

NY-u a bullbullbullbull- ai srd Tx-ur i aldeacutehyde calonique provenant de la

Jicije u- ~amp-re ex teacute rieure - loue avorr ensuite mesureacute laldocirc

-rirjo total la difference CJS done laldeacutehyde produit ar

j- o cxti-rrc- ojle Cclt activiteacutes sccedileacutecifi--es sont rarpcrtO--

a- k-l-o J e deacute art

I _ MISS EN EVIDENTE DE LALDEHYDE KAgraveLC-IQUE DAiiS LE bullbulliLIXOSE

IRRADIE DEFIITIC- DEQ SSLX EFFETS DE RAiI0LIuml3E

_e Rf de rci^raticn Jr euii iideg do jiiico doc ^om lox^j OL tbull-

bullbull partir du glucose irradieacute ot ie laldeacutehyde maloi ue teme-i ot

E cur re de rar sa forme eacuteioiiie laldeacutehyde raicirc oriie ab~

crce e lumiegravere violette [5^]- Le r ax i mur d abc or tier 01 milieu bashy

sique e iue = 2c m ( roeiTirieri d exi tion moleacuteculaire

27 0 ~ cm - 1 j et agrave 2HH r~ cr mille aide Le spectre Itruviclet

du glucose bullrrayieacute preacutesente les mecircmes caracteacuteristiques (fig- 9) raquo alors

que le glucose teacutemoin nabsorbe pas dans cette reacutegion

Ces reacutesultats montrent ue laldeacutehyde rralcniqije cet iriicc-ta-

blemert preacutesent dans le glucose irradieacute Pour les eacutetudes quantitatives

nous avons utiliseacute la mesure de labsorption agrave 532 nn du complexe ATB

meacutethode simple et reproductible

Les reacuteactions de radiolyse peuvent ecirctre initieacutees de deux faccedilons

Soit directement par distribution de 1 pijic agrave la moleacutecule elie-

i-ecircme (cest leffet direct encore appeleacute primaire) soit indirectement

par la formation agrave partir de leau de radicaux hautement reacuteactifs qui

agissent ensuite sur la moleacutecule de soluteacute (cest leffet indirect enshy

core appeleacute secondaire) La teneur en eau de lamidon industriel eacutetant

relativement eacuteleve (13 ) les deux effets doivent se superposer au

cours de lirradiation f est la raison pour laquelle nous avons eacutetushy

dieacute le meacutecanisme de formation de laldeacutehyde malonique dans le glucose

irradieacute sec ou en solution

100

30

60

40

20

i i | i i i I | i i

50

I II I I

i H laquo

150 2 0 0

i l

250 3 0 0

fig 8 Spectre de masse du complexe aldeacutehyde alouiquo icide Uiioharbitiri

Speotromegravetre ugravee masse L KB 9 000 Ocirc entreacutee direct T^ - - -itO0

ig 9 - Spectre UV du glucose irradieacute 1 - traceacute en milieu acide 2 - traceacute en milieu basique

KIVLfc JE I tKFE PfclKAcirclki

I --bull i-re C gt 0 e rroies dald--hy ie ^

(-IiiCoucirc ltt jar ireacuteccedilarad

Influence de la nature du Kaz

Le rerderent radiolytique en aldeacutehyde ra

ugraveart de la nature de latmosphegravere dans 1

glucose en cours d i rradiat ion En part i

doxygegravene n est pas neacutecessaire agrave la reacuteac

- Influence de la tempeacuterature

On nobserve pas de variations dimportance ro

tempeacuterature dirradiation dans le domaine 0degC

vancicircie au-dessous de 0degC la teneur en aldeacutehyt

plus faible comme elle lest dailleurs pour

tie des produits de radiolyse de lamidon Il bull

dans ces conditions les radicaux libres former

moleacutecule de glucose se recombinent rapidement

glucose rad -raquo-B + H recombinaiscn

T 2 50 750 125 0 Dose krad

fig 10 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde raaloiique

y^- Premiegravere seacuterie de mesures bull Deuxiegraveme seacuterie de mesures

Apregraves irradiation le glucose est dissous en concentration molaire dans de leau distilleacutee

Temp uc +00

fifjll - Influence de la tempeacuterature d malonique radioformee

bullPremiere sirie de mesures bullDeuxiegraveme ceacuterie de mesures

irradiation sur la quantiteacute daldeacutehyde

i COC L- vla _ i W

bull-bull gt - - - U - U L i bull lt

bull bull bull - bull bull _ bull bull bull c r i o y -

-aitre iuml a u t a i t i l - i inu c r t a r t e

bull- v o v - i i r- - bull - -OJ-

L ara y x gte c bull re 3i t

i V----- r e Lrv- ij a bull_bullbull-

= -irT i v ie laquoa t i t v bull- -iv J pound -bull JCI1 e r a d i o f c r r v 5 - en

_ e t (bull - r pound oa - - - o- bullbull -o i or a r n b l e e = e e l --c

a - i i ^ ] - ampl -poundbullbulllaquo OLVOL rof i - t -o r a u c-noJIcirc t i o r J e deix

bull aa- - - t - c -

- -1 bull -e - e bull r eacute cdV-rac a j x j u M e Jiuniiii tC- a t t r i -

iil v agrave bullbull t a b i i ^oi-e t i e ia i - v hyror--i- e t re I C J h y d r o -

1 bull- i-j co u t -ox Je e a u CC-J l i a i s o n s r - e r n e t t r a i e n t

AIU j a r t l e t r a f e - t ci eacute no r e i t le 3 i r o l e ^ u i e s a c t i v eacute e s agrave l e a u

t_ r icirc amp i t r e j a r t une p a r t i e de l eacute r e r r i e r e ccedil u e s e r a i t a b n o r b eacute e

r l u ^ r r Jr tur ir

ltt r a n s f e r t agrave l e a u

r a d i o l y s e

rjj-t bullbull_bull agrave e s l i a i s o n s h y d r o g egrave n e

I ig12 - Influence de deux mois de conservation de glucose irradieacute sur le spectre en lumiegravere visibleapregraves reacuteaction avec lATB 1 - Tempeacuterature de conservation + 30degC 2 - Tempeacuterature de conservation 0degC 3 - Tempeacuterature de conservation - 40degC

DO

53

2

f

05 laquo

03- ^y

01-

1 10

1 3 0

H u m i d i t eacute (

fig-13 ~ Influence de lhumiditeacute du glucose sur la quantiteacute daldeacutehyde maIonique radioformeacutee

- 27 -

Les radicaux de leau pourraient eacutegalement particix-er agrave leffet

protecteur en donnant par recombinaison le glucose de deacutepart ou

on modifiant 1 eacutevolution des radicaux mis en jeu laquoans la formashy

tion de laldeacutehyde- Cot aspect sera eacutetudieacute ulteacuterieurement avec

le rocircle des OH-

mdash U effet activateur preacutepondeacuterant aux teneurs en eau eacuteleveacuteer

correspondant agrave ce que lon deacutesigne par effet secondaire et at-

trifcuable aux radicaux de leau hautement reacuteactifs

radiation V glucose raquobull aldeacutehyde nalonique + autres produits de radiolyse

[radicaux intermeacutediairesmdashaldeacutehyde malonique + autres produits de radiolyse

f - Influence des piegraveges agrave radicaux libres

Laddition de K Br supprime les radicaux OH de leau formeacutes en

cours dirradiation La teneur en aldeacutehyde malonique est alors

constante pour des teneurs en eau comprises entre 0 et 75

g - Influence de la structure cristalline du glucose

La structure cristalline du glucose irradieacute contrairement agrave ce

qui a eacuteteacute observeacute avec laciditeacute radioformeacutee Q53]ina pas dinflushy

ence sur la quantiteacute daldeacutehyde obtenue On peut penser que les

diffeacuterences observeacutees entre les formes anomecircres du glucose ou eacuteii-

tre les divers sucres isomegraveres lorsquon effectue les irradiations

agrave leacutetat solide sont effectivement dues agrave la steacutereacuteochimie relative

des groupements hydroxyle

h - Influence de la configuration anomeacuterique du glucose (fig 14-)

A leacutetat solide le glucose 3 conduit agrave un rendement radiolytique

16 fois supeacuterieur agrave celui du glucose commercial qui est constitueacute

principalement de forme a comme nous lavons veacuterifieacute par chromatoshy

graphic en phase gazeuse des deacuteriveacutes trimeacutetfaylsilyleacutes

532 Longueur donde nm

^ i n uo-nerl re ri- o - r u ie arit-- -i a iagraveocirchyie na loni rv i i iofcrraeacute

t i^coo 0

^

CH2OH

tfUgrave Cs-^mdasho

r ~- L CHOH

HO^C 3 amp H OH

D-G111CQSE

CHOH CH2OH

anomfere (3 bull X _4Bnm_ere o-

Mar Liair-2 isotopiques

Cec cxjl-rierces nous ont conduit agrave travailler dans des corciii-

ii re ot pas rigoureusement anhydres puisque les composeacutes -

-- - o-i livreacutee er solution aqueuse Mais avec 10 dhuiriditv

-i ours lapparence physique dune poudre et la figjre S bull

ratre ue le rocircle de ces 10 est faible sur les proportion

jeacutehyde malonique radioformeacute

le coiution de glucose marqueacute (Cj ou C s ) est incorporeacutee de fa-

] lus homogegravene possible agrave du glucose froid anhydre la teneur

eau finale est de 10 le meacutelange est ensuite irradieacute agrave 0 Er-

Apregraves dissolution distillation sous vide et purification par v-

tnatographie du complexe avec lATB les concentrations en aldeacutehv

ma]onique sont mesureacutees en moleslitre par colorimeacutetrie (D0- gt

du complexe ATB) en se reacutefeacuterant agrave une courbe eacutetalon les activit

deacutetermineacutees par scintillation sont exprimeacutees en coups par 10 m

al de solution Capregraves deacuteduction du bruit de fond)

- 30 -

[As (malon)l As (glu) J A

nb coups Lactiviteacute speacutecifique As Crnalon) = des eacutechantillons

nb de moles est pratiquement constante au cours des trois derniegraveres opeacuterations

le complexe eit donc suffisamment purifieacute-

Or deacutetermine eacutegalement lactiviteacute speacutecifique As (gluj du glucose A devrait repreacutesenter la fraction dal-

JA deacutehyde malonique provenant de lextreacutemiteacute du glucose marqueacute (1 ou 6)

Cependant nous lavons vu le glucose est le siegravege dune radiolyse

i terne par les particules de lisotope radioactif- De laldeacutehyde

malonique marqueacute est susceptible decirctre produit en quantiteacutes daushy

tant plus importantes que le stockage avant irradiation a eacuteteacute plus

long Il ne perturbe pas de faccedilon appreacuteciable la densiteacute optique

agrave 532 n-m- (le glucose marqueacute est en quantiteacute neacutegligeable) mais

augmente lactiviteacute et par suite lactiviteacute speacutecifique

Afin de calculer le terme correctif du glucose marqueacute est ajouteacute

agrave du glucose froid deacutejagrave irradieacute dans les mecircmes proportions et les

mecircmes conditions que preacuteceacutedemment Laldeacutehyde malonique radioforme

non marqueacute est utiliseacute ici comme entraicircneur et on mesure lactishy

viteacute speacutecifique du complexe purifieacute que lon rapporte toujours agrave

celle du glucose pour tenir compte des fluctuations de marquage

|As (malon)|

[ AE (glu) J = B B

bull Cest en fait la diffeacuterence A - B qui repreacutesente la fraction dalshy

deacutehyde malonique formeacute par irradiation provenant de lextreacutemiteacute

eacutetudieacutee de la moleacutecule de glucose

Les reacutesultats sont rapporteacutes dans les tableaux 1 et 2

On peut en conclure que lorsque le glucose est irradieacute agrave 3 eacutetat soshy

lide agrave la teneur en eau de TO semblable agrave celle de lamidon inshy

dustriel 23 de laldeacutehyde malonique sont issus de lextreacutemiteacute alshy

coolique et 13 de lextreacutemiteacute aldeacutehydique- Aux erreurs dexpeacuteshy

rience pregraves la somme des fractions corrigeacutees est eacutegale agrave 1

Tableau ndeg 1

Glucose J C B

Teacutemoi El rradieacute

Chrolaquoatograpnie Ndeg 1 2 3 i 5 1 P 3 k 5

Concentration de leacuteluat 365 k8 bulla 237 86 155 6 81 15 x 10 mml

1er comptage corrigeacute 597 596 5gt2 258 31it 5668 2336 3152 4950 coups10 m

2egraveme comptage corrigeacute 599 ^95 53 223 30H 5658 2259 2758 52t3 coups10 mn

Activiteacute speacutecifique 1 16 12ltt 12 111 362 365 389 389 328 x 10- coupe10 mnm

Activiteacute speacutecifique 2 161 103 12 9ltt 350 365 376 3raquo0 ii 9 x 1C- coups10 mnm

Rendement total 60 33 7 E 53 20 10 E

IV ne ugravet J ^rrcc lion

ionibrc do ^oupjiO mn tour 0 rj iicoce Jo deacutepart

A c t i v i t eacute opocircciiiiue on coupunio Lev 0 ru du ^lucoiio -k iucircparl -

A c t i v i t eacute speacutec i f ique moyenne do 1 a Lileacutehy malonique p u r i f i eacute (coupanolc 10 mu) raquo t o 9

Propor t ion As mal or

AJ g l u

l-ro

Ai rrjaJu

riv

Giucoije i-C

I r r a d i eacute

Chromatographie Ndeg 1 1

2 3 lt

Concentration de leluatl 118 95 91 pound60 IS1- 1 Iuml 50 bull

1er comptage corrigeacute

2vvfi -yr-iit--

ActiviU- C- i fi

Rendement l rtaj

Terme de correction - V7fclt-

Nombre de coups10 mn pour 01 ce de gluc ose de deacutepart 9 600

Activiteacute speacutecifique en coupsmole10 mn du glucose de deacutepart 21109

Activiteacute speacutecifique moyenne de laldeacutehyde malonique purifieacute Ccoupsmolo10 mn) 45109

As malon Proportion mdash raquo 214 As glu

Proportion corrigeacutee

As maloni As malon] glu I As glu

lt 000

gt010 9

16 9 10 9

- 25 -

La moleacutecule daldeacutehyde malonique contient donc toujours soit le

bullarbone 1 du glucose (dans 12 des cas) soit le carbone 6 (dans

icirc de cac) ce qui exclut leacuteventualiteacute de formation agrave partir

de atomes t3 ou ^^5 dailleurs peu probable car elle neacuteshy

cessite deux ruptures de la chaicircne carboneacutee

- Propositions de meacutecanismes

Leacutenergie de la radiation va entre autre exciter la moieacutecylo w

TUagrave la rupture- La reacuteaction corrneicera par la scission de Is Iilaquo

son la plus faible Nous discuterons plus loin les facteurs cor c

rationnels qui peuvent orienter cette coupure initiale On peut

proposer deux meacutecanismesi compte tenu de la double origine de la

deacutehyde nalonique

a - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute alcoolique

La rupture initiale de la liaison heacutemiumlaceacutetalique peut ecirctre e

visageacutee comme une scission conseacutecutive au deacutepart dun radin

H du carbone 1 cette eacutetape endothermique neacutecessite enviroi

92 kcal

H OH 0 OK

c bull c

a (CH0H)3 (CH0H)3

S s c i s s i o n

0 CH MJrad bull CH

CH OH CH 2 OH

I glucose II

La rupture de la liaison C 3 - C 4 (83 kcal) et le deacutepart dun H

du carbone 6 (99 kcal) neacutecessaires agrave la formation de laldeacutehyde

malonique peuvent ecirctre suivis de leacutetablissement dune double

liaison C=C (-egraveh kcal) Un des radicaux (III) obtenus est un

glycol allylique On pourra consideacuterer un radical comme une

espegravece deacuteficiente en eacutelectron donc stabiliseacutee par loxygegravene-

0

copy

1 a iiflicircryde inaj -ije

bull bullbullgt i i^ i torrvid iuiro ( I I ) cnbi- ecirc t r e conf i r

ijfe e ocircviucircoicirc-cc- au la iuml ia ra to i ri- _ igt5] i a c ide 5

iquucirc (VI)

- 3 -

O CH

C

(CHOH)

I H r ~ CH

I Ciyii

I I

0

b - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute aldeacutehyacirci^-jg

Le deacutepart dur hydroxyle OK neacutecessite jie eacutere celle de la rupture de la liaison C mdash O heacuteria

Lattaque en C a est susceptible de conduire agrave selon le processus suivant compeacutetitif du preacute^

H 0--

-C

H C ^ OH

(CHOH)

I CH

ad

O CHjOl c_oi

I VII

- amp -

Apres coupure C3 mdash C4 et reacutearrai pounderrciit (^ kcaiuml )

H OH ii

iC mdash OS

CKOE

0 Ci

CiiOK

VII

Ciijugrave

VIII

i-aldeacutehyde iralcnirje cet obiom r ar hyagraveroiv^c -io bullbull

du dosage en milieu acide

- mdash c

CHO

0-0-

CHO f

r-CKO

aldeacutehyde malonique

Remarque On peut envisager aussi daboutir agrave la forme eacutenolique de

lacetal daldeacutehyde malonique cependant leacutenergie neacutecesshy

saire est supeacuterieure (19 kcal)

- 39 -

H 0

i C

| 1 HC

J -CHOH

CHOIi

1

CH

CB^OH

Examinons agrave preacutesent comment ce5 icirc pothegraveses saccordent avt-j It-J

variations observeacutees de rendemen radidytique en fonction des

conditions dirradiation et des aracteacuteristiques du glucose

mdash La preacutesence doxygegravene nest y -bull neacutecessaire pour lexplicatio

des deux meacutecanismes elle nu pas non plus dinfluence sur la

quantiteacute daldeacutehyde malonique ruiioformeacutee-

mdash La constance du rendement radiolytique en fonction du deacutebit de

dose deacutecoule de lobservation preacuteceacutedente les pheacutenomegravenes de

diffusion gazeuse (0= par exemple) nintervenant pas

mdash Il est difficile de relier les variations en fonction de la temshy

peacuterature dirradiation aux hypothegraveses eacutenonceacutees Si certaines

eacutetapes sont endothermiques dautres produisent de leacutenergie et

le bilan global doit ecirctre sensiblement nul puisque la concentrashy

tion daldeacutehyde malonique reste la mecircme entre O^C et 8odegC Or

les meacutecanismes a et b sont endothermiques Il na pas eacuteteacute tenu

compte des eacutenergies de reacutesonance qui peuvent stabiliser certains

radicaux (allylique en particulier) ni du facteur entropique

De plus le couplage avec dautres reacuteactions se faisant sur laushy

tre moitieacute de la moleacutecule est susceptible dapporter une partie

de leacutenergie neacutecessaire

bull b orvi- or 1er f a ib l e s irvv iri

rrv c i a eXfo i i Un-- i

bull bull i i i la x uvvc ceux AcircQ l - a H

j-t J iecirc^oxygl jTOise ai iJe kl ucircri bull

bull_bull bull-bull riri e reacutejerlto i t rbr

gtil - c K ^ e r t j cur ie tcie- er

et t ai a i J i t io ie c ^e bullbull t cera

c- F L( raquogtpound-huxi-- raquo j bull -e ieiJ ^orif or-

i -rtiiej ont r eacute a c t i v e s avi-c Loorr

iil io ia-icirc lec o rb i t a l e Libres de^

a^ u c t raiwar t ir a r a l l egrave l u a avec la

i L bull - o^c r--^le alt f l u^e ^ouc-

i- bull-bull - bull riabullbull- f ac i l i t e - d ouve r tu re

i-- a r j bull i bull s i o n acircani - anonegravere B uc

-ic- ccriit e offot i jr rcr-ierrert

fii- -ltbull - ircrta

g bullltx

v

0 0 n

R

lti o ^ v ~rv

0 0 B

I

A C F sont reacuteactives B D E sont inertes [55]- Incorporeacutees da

un cycle agrave 6 centres At B C conduisent aux trois conformations

dun composeacute anomegravere amp dont 2 sont reacuteactives D et E corresponde

agrave une forme o non reacuteactiveraquo dautre part S ne peut repreacutesenter -

cycle pyranose

0 -o-

1 I

CHjOH

etegravese dne attaque sur le carbone en position 2 dans le

iiicircre b est confirmeacutee par la quantiteacute daldeacutehyde malonique

formeacutee dans le glucose le galactose et le mannose En ef-

la corfiguratior anomeacuteriaue de ces trois sucres est iden-

(fcrne bullgt largement preacutedominante) et on peut penser que la

--ipatier au premier meacutecanisme est semblable La position de

roxyie e imposeacutee par lencombrement de CH sOH est eacutequato-

pcr ie glucose et le galactose et axiale pour le marrose

ior poundeacutereacuteraiemeit plus labile Expeacuterimentalement le mannose

it i uicirce quantiteacute daldeacutehyde ma ionique supeacuterieure agrave celle

oacirce et au galactose

Sriverraquo les conformations preacutefeacutereacutees

Glucose

OH en 2 equatorial OH en 2 axial

Or

OH en 2 equatorial

- lto -

Extrapolation aux polymegraveres

Les rendements radioly tiques rapporteacutes comme luniteacute deacutenergie le

rad agrave 1 gramme de matiegravere irradieacutee de deux polymegraveres le maltose

et le maltotriose sont intermeacutediaires entre ceux des formeacutee raquo ot

S du glucose

Or la conformation de la liaison glycosidique est ogt dans les deux

polymegraveres celle du reacutesidu reacuteducteur est principalement 5 (veacuterishy

fieacutee pour le maltose par chromatographic caseuco des deacuteriveacute- trishy

meacute thy 1 silyleacutes) Il semblerait donc qo tous les groupements arhy-

droglucose sont sensibles agrave leffet primaire -uils soient initia

lerert libres ou inclus dans une chaicircne gluconidique Dailleurs

dune part les meacutecanismes proposeacutes plus haut ne mettent pas en jeu

le carbone dautre part la diffeacuterence de position de 1 hydro-

xyle en t dans le glucose et le galactose eut sans influence On

doit donc tendre pour lamylose au mecircme rendement que le glucose -gt

tableau 3

ciyni CcedilH2OH

S OH A OcircH

Types de polymerisations de lamidon

amylopectine

)H OH Glucose 3 I rcsidu

^

llltlH 2 reacutesiduraquo

Kaltoeriost 3 reacutesidus

CBjO

deg J

C H2deg

CH20H CHjOH a l l o a o laquo I t roae

CHO

CH20H r i b o s

g l u c o s e

CHO

VII o mannosfl

CH 20H CH 20H CH 20H CHjOH guloae idoso galuctose taloiraquo

x y l o e c CHjOH

l y x o s e

CHO

t CH2QH

tfrytbro se

CH20H t h r eacute o s t

h Cil 20H

a l d eacute h y d e g l y c eacute r i q u o

Configuration dos ALDCSi-

- i7 -

III - ETUDE DE Lbull EFFET OcircECOJJD SE

L eacutetuje de la formatior daldeacutehyde rca Ionique agrave partir de sucirclu-

io do flu cosy a --to rrotiveacute- ir lo fait que dans 1aridor irdusi-

rou 1 avjii Jit ue -juantit or neacutegligeable deau est vrais erb la io

rcrt ro^ onsable cor me dans bullbull glucose hydrateacute d ure partie de ce - bull

-oliiL- ISMre part u - caioiC avait eacuteteacute proposeacute r-ar J ~ he r

bull Tit ^oj j t il eacutetait inter-- ant do -eacuterifier ses hypothegraveses

Le poundj ucose cet irradieacute sauf speacutecification cor traire raquo sr s-gtlu-

lion aiueuse agrave la concentra tir de C M i tempeacuterature ordinaire bull-

bull reacute seiee dair ei r la dose bullbull C i Mr ad-

Les quantiteacutes daldeacuteh malonique formeacutees sont alors beo-cou

Lus importantes aue celles et rveacutees lorsque le glucose est irradieacute

bull- leacutetat sec Cette diffeacuterence s t due agrave la tajue des moleacutecules de

jeluteacute par les radicaux radioft -es de leau (effet secondaire)

- La radiolyse de leau

Le meacutecanisme de formatio des radicaux libres de leau est encore-

incertain Toutes les th lories partent cependant de la repreacutesenshy

tation suivante de lionis- lion

rad +

0 raquo- iiuml30 + e

Ces deux espegraveces peuvent se recoisbiner et provoquer la coupure de

la l iaison 0 mdash H

e + ^ 0 + ^ H + OH

ou reacuteagir sur l eau [55 agrave 57

e + H_0 - OH + H

H^O + ItjO ~ H a 0 + + OH

H30 + OH m- 21^0

e + Iuml^O ^ H + OH

Enfin les eacutelectrons peuvent ecirctre rapidement hydrateacutes ( 1 0 - 1 1 sec) [5S]

e raquo- e~ Therm raquobull e~ aq

- i(8 -

Les espegraveces initialesreacutesultant Je lionisation de leau sont

donc H OH e~ aq

Dans un second ter-ps -lles peuvent engendrer des espegraveces moleacutecushy

laires stables

IcircOH

-r OH

Lors d i r r a d i a - i o n i eai ire 1 hydrorvrnc rjcleacuteculaire e t l e erc

-yde ihydrc t e ^ r t i i p e r t rajidere t bull ne r eacute a c t i o n er chaicircne

__y agrave 60]

Hi + OH mdash HO - ii

H + IcircLO laquo- bull 0 + OH

H + ^degs ^deg

L preacutesence doxygegravene dissous de nouvelles espegraveces transitoires

ont forneacutees

H bull- 0 2 ^ H0 2

2H0 2 raquo-2iE02 + Craquo2 OH reacuteagit avec i^O maintenant en

OH + H ^ ^ H0 2 +^0 excegraves devant H^ [57

H + OK raquo- K_0 ]

Leau pure ou satureacutee doxygegravene irradieacutee conduit agrave dec intermeacute-

diaires qui en se recombinant restituent plus ou moins rapidement -

leau de deacutepart _

Lorsquune partie des radicaux OH est utiliseacutee pour reacuteagir avec ^

un soluteacute par exemple le glucose il y a accumulation de peroxyde S

dhydrogegravene -

i

- 9 -

1 i i 2 0 mdash H + Z OH

K K + 2 0 2 H 0 2

2 HO s - Kg0 3 + 0 2

2 pound plusmn j c o s e + 5 OH raquo p r o d u i t s de r a d i o l y s e

c ^ l u c o r - e + ^ H 0 + 0

La presence de peroxyde dhydrogegravene dans les solutions io r_ r

ou agraveaicircu 1urido humide ( jgt t) irradieacute a eacuteteacute er effet mcrtreacuteo

colcagraveneacutetrie [5S] Il ne provient pas du glucose- lui-mecircme r -

en trouve pas jar irradiation agrave leacutetat sec [59] [^0]

Irflueree des conditions dirradiation et des caracteacutericti -

a - influence de la dose et de la concentration

Lors des irradiations du glucose sec ruuz avons noteacute bullbullbull

quantiteacute daldeacutehyde malonique variait lineacuteairement ave bullbullbull

pari la dose dirradiation et la quantiteacute de produit irr--

dautre part-

Les caracteacuteristiques de leffet secondaire sont sensiblerie

diffeacuterentes (fig 15 et 16)

mdash Ainsi la concentration daldeacutehyde malonj icirci crnicircl i v ^

dose et tend vers une limite Aux fortes doses dirradiai c

et aux faibles concentrations de glucose on observe de

plus une deacutecroissance Ceci peut ecirctre imputeacute agrave la radiolc

de laldeacutehyde malonique ou agrave sa destruction par reacuteaction

secondaire avec un autre produit de radiolyse par exemple

aldeacutehyde malonique - raquoraquo hydroxy-alcoyl peroxyde mdash-^ acide maionicr-

En outre la formation daldeacutehyde malonique est indeacutependante

de la teneur initiale en glucose dans un certain domaine do

concentration On peut adopter pour expliquer ces variations

une hypothegravese voisine de celle de ALTMANN [61]

- 50 -

Dose (Krad)

ir 15 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde malonique agrave partir de solutions de glucose

M 1 - concentration initiale du glucose TcggF

M 2 - concentration initiale du glucose -7mdashbull 3 - concentration initiale du glucose

2D

- 51

c j CM [ C O

oj

02

10 r2 i6-i 21G1 [Glucose] mi

figlb - Influence de la concentration initiale en glucose sur la variation de la quantiteacute daldeacutehyde malonique radiofonnee (solution eau dis t i l leacutee dose 0 f5 Nrad)

o c lu

-bull M bull i f bull u - 1

r - a r - i - a w c bull 1- bull i -ni

dcc- J i r r a d i a t i o r

^ = i(UcircH k (Pbdquo ) (oH) d eacute d u i t de raquo- (lt) e t ( 3

o o r r s c Gi d u t r _ i t u

f a ~ t e u r de c c r v e r c i c r G It r e r d c n e j t e f o r n a t i o den aux Oli G 1 - D e t i c ue~- v a l o j r i u i t i a l e u du g l u c o s e e t de P

l e - r a d i c a u x d i j i a r a i s j e n t e C ~ 1 0 ocirc e c Donc

agraveOH

7 OH =

bullpoundbull ampC e t u GOH = OH ( k g l u 0 + kj P Q )

cr GOH

en r e m p l a ccedil a n t d a n s ^

dll k a G(OH)

ltD ~ k g l u 0 + k p P 0

( g l u ) on p o c e K = k a [G ( 0 H ) 1

k g l u Q + k P 0

9- ^ j j = K ( E l u ) = K ( c i u 0 - M)

- 5 -

(glu - M) = K M d H - d (8 l uo H) car gluc - constarte

= - A ducirc (eiu0 - K)

^ glu - H = C e c o

pour D=0 K=0 C=poundiu0

15- Cpoundiu0 - Hy = giuc (e gt

U M = gluc (1 - eK D)

la representation de cette fonction est donneacutee firre

La juartiteacute de produits radioforrceacutes donc daldeacutehyde maloniyue

ivor la dose puis tend vers une limite

Le- reacutesultats expeacuterimentaux sont plus complexes et aux fortec

plusmnoir lavons vu laldeacutehyde malonique est lui-mecircme deacutetruit

Un calcul semblable permet dexpliquer lindeacutependance viocirc~agrave-

de la concentration initiale de glucose

par deacutefinition on peut eacutecrire

i amp r I u l icirc k bull (G OH) 1 dH

k1 elubdquo + le P

dapregraves 8

k G (OH) 6 GM = S i uo G M = rendement de

k glu0 + kp P 0 formation de

17- agrave - -Jpound-L_ bull _Ji_ipound G H k G(OH) k glu0 G(OH)

Lorsque gluQ ^ P Q GM est indeacutependant de la concentration en

glucose

Cest le pheacuterioegravene important traduit par la courbe theacuteorique figu

et observeacute expeacuterimentalement figure 16

G i j 0

Dose

f i r - - Repreacutesenta t ion graphique de M = J 1U 0 (1 - e~ )

Glo 0 laquop Glu 0 gtP 0

fig T8 - Representation graphique de J_ k 1 kp Po gH gTOcircET (en fonction de la concentration en glucose)

k iTOcircST + k glu0

- gt -

I l faut orf i otor ro l e ra ort r^-U-hy it- ma i oni-jue radifucircrir

lt- io t-ilaquobull-bull i rr iitgt -bullbullbull ru i r --lArab L lt-ltt laquoari a gt oree

r ^ t i c bullbull f~-bull OJ-o aug^ei i c i i ^ - t -- l nvu- v irL- f a i t

bullbull bull bull L r jr t M - i - ra o^^ av-- le r - 1 -

ni bull i- rcrt v J 3 rt i ~i l i ocirc rerre CH

ave- JI k ie 16 CH M - 1 2 c 1

Lour ad ii tier avs irra-Jiatio di iie la -j-uajLiiI- daldeacutehyde ma-

loni jue (fie- ^ ) ampJ- revanche lef fc t est iwcroocirc apregraves saturashy

tion dec solutions par le p rot oxyde dazote bdquoG qui induit la forshy

mation dec radicaux OH agrave partir des eacutelectrons aqueux (fig 22)

e aq + iumli20 raquo- K 3 + 011 k = 86 1Q 3 M1 sec 1 [63]

Lespegravece reacuteactive de 1eau responsable de la formation de 1AH

es donc bien le radical OH

- 5 -

fig 19 - Influence de la concentration en glucose sur le nombre de moles dAM radioformeacutees par moleacutecule de glucose-

- 56 -

i

j

532 1

i O a 1

i 20 bull

1 i

10 lt

i

^y 2 4 6 8 10 12 Pil

fig 20 - Influence du pH dirradiaiumliOiumli sur la formation daldeacutehyde aaloiugraveque laquo (solution molaire de glucose dose 2 Hrad)

tPieges agrave OH] m

fig 21 - Influence de la concentration de divers piegraveges P -iia libres sur la formation daldeacutehyde malonique -~u - -s - lirradiation Y du glucose en solution -olcire

1 - CH3 CH OH

2 - CCH) CE OH

3 - K Br

60 -

- 5 mdash 1

51er-

f iCcedil 22 - Evol^t io le -I-ilv^- ial^1i c x ucircaii1 ormeumlegrave ^onct ion de la conceji trat icirccr uc ^IUCQJU OU preacutesence de

mdash 1 - KbdquoQ

mdash 2 - Teacutemoin eau distilleacutee

mdash 2 - CK3 CH OK

- 61 -

kcrarrie Le r a d i c a l OH ea t connu pour ecirc t r e un pu issan t cxyia

r eacute a c t i o n avec KMn04 e s t pa r exemple l a s eu l e oj i l J

j o r t orrre ur r eacuteduc teur - Dune jjianiere geacuteneacute ra l e i l

s u s c e p t i b l e d a r r a c h e r un hydrogegravene

H K

I ^ I R C mdash 0 mdash K ^ O H raquo - H C f R mdash C C

I ^ I R fi

E rrilie busiq-je i l e s t deacutecoEposj e t le r a d i c a l C

possegravede des p r o p r i eacute t eacute s semblables

OH OH mdash HjO + 0

K K

I ~ ^ _ R mdash C mdash 0 mdash H ltdeggt0 R mdash C mdash 0 + vil

I ~ I R R

R R

I I O H + S mdash C OH R mdash C mdash 0 + K_

I

- Marquages isotopiques

A une solution 5 10 M de glucoso pH 1 1 satureacutee doxygegravene esz a c

teacutee une faible quantiteacute de ce sucre marqueacute au 1 4 C en position Cx

ou C s

Apregraves irradiation (5 Mradi 130 kradh) laldeacutehyde malonique est

seacutepareacute comme preacuteceacutedemmentraquo Les purifications du complexe ave 1 bull

sont effectueacutees par cristallisations successives dans leau et par

chromatographic de partage sur colonne de cellulose Lactiviteacute

speacutecifique eacutetant constante au cours de 5 opeacuterations on estime que

le complexe est suffisamment purifieacute

Glucose rrgtaroieacute on p o s i t i o n

11deg c r i s t a l ltdeg c r i s t a l - ^ 0 u r i i U a l i c c r i s t a l icirc e l u a t chrc-

i - a l ( n o i e s ) i bull 0 mdash - Q- V 10 - 5 10 _ - 0 06 10-

A t i v i t eacute t o t a l e VL- 0 s i Mi tes

10 o i 1 C S i j 10- J 0 1 0 t is- 10 e

- i v i t ocirc s p eacute - i - i 21 10

0 1 ) h

jucircoitioi ugrave

bull - i m a l I n o l e ocirc ) 1 1 8 E io-= 115 1 0 - 6 03igt 1 0 0187 10 - 0 05^ 1 0 _

gtbullbullbull ivitiuml t o t a l e o rs 10 minutes

o- bull5 10= i 10 s idj 1 0 - e10 10-

- icirc i v i t eacute speacute = i -3V o 1 0 iK 10 1 c iraquo 1 0 1 0 ltt 1 0 1 0

b 1 0 1 0

i ----is~iumlrt - S bull - - bull bull - -JIuml l ^ 1 5lt

La r a d i c l y s e i n t e r n e e j t i c i neacute^IigeaLiO levant c o l l e p rodui te r-ar

le rayonnement car l a juantivl- Jali-Shv-Jc- ralor i ^ e ferrreacutee ir

i r r a d i a t i o n 7 e s t t r egrave s s^ i icirc r i eure gt e ucirc p glucose j e

Les bull amprOto rer-reacute^prrTit rraio-iq^e contenant l e carbone rcarqueacute -n-t bullbullbull-i- - - LJvemert de 8 igt e t

10 icircioir 1^ -lLiBaiiumles a ldeacutehydiqje e t a l c o o l i q u e

P ropos i t i ons de ae--ajd^mea

ues meca-Jpoundr5 voa r -_-

i-i-jpound lt--v-2- -Liri T L

v l a i t que- l-Mg-^t ^ t i

viuml-ovoja^ pour l a r a d i o l y s e en mi l ieu

-bullelle en s o l u t i o n en tenant compte

r a d i c a l -OH de l e a u

- 63 -

On peut concevoir que lattaque du radical OH conduise agrave

chement de H- sur lhydroxyde du carbone t

H OH

Y CHOE I CKOH

I HCO^K iO

CK OH

1

H OH -C I CHOH I CHOH

HCO I

mdashCH I CJLOH

II

Le rearrangement du radical II aboutit apregraves rupture de la

C mdash C au composeacute III

H OH

-V CHOH

H C amp + 7 kcal

mdash-c

I CHOH i CHOH

CHjOH II CHCK III

te composeacute III peut ensuite eacutevoluer agraveampns deux voice digegravere1

H ^0

I

a - Hydrolyse de la liaison aceacutetalique

CHO

CHOH

__ CHOE CHOK

COM

CEO

CKOH

CE OH

IV

l

H OH C

_ II

v- 2 C bullbull=lt-

Laiiic - i et cr suite rOcej^aire dc

-ur ie carl-o-e c du r a d i c a l V c e t t e

j i t d i rec te-re c o i t ar i i t e r n eacute -

cc

c

CHC

ci-

ildeacutehyde r-aicrirje

rc conditions expeacuterimentales to de laldeacutehyde ralonique sont

i icr-eacutes i partir de lextreacutemiteacute aideacutehydique

Counure horolytiaus de la liaison acetaliccedilue

Le radical III pourrait aussi conduire apregraves coupure horcolytique

de la liaison C mdash 0 heacuteniaceacutetalique sercolable agrave celle postuleacutee en

rrilieu solide s la forme eacutenolique de laldeacutehyde nialonique

K 0)

l c I

CHC i I CHOK CKO

CKO

omdash-mdashOH

CE OH

III

8h kcal CH I CKOE

- 6J -

CHO CHO

I I bullCHOK laquo- CH

f 1 ltCHOli CKOH

XII XIII

lit-rai responsable de la formation ugrave partir de bullbullbull-

rLi al tccli ie I riucose de seulement 0 de laldeacutehyde- r-~

Or p e t er effet penser quen milieu liquide bullbull

r aux pi extrecircmes lhydrolyse est plus facile

la -jeupure horr-dy tique

biccussion

Le-iuml variations de la concentration en aldeacutehyde mala ni que ob^t rv----

en fonction de la dose dirradiation et de la concentration e -

bullcse sert compatibles avec tout node daction indirecte

Lee effets de xalcooi du bromure de potassium et du protoxy-i--

d --ote ronf irment i attaque initiale des radicaux OH

linfluence de loxygegravene est nulle et ce gaz nest pas impliqueacute

dans lexplication des rcecanisres

I] est difficile de comparer les rendements raaiulj tidies du glushy

cose du mannose et du galactose les pourcentages relatifs dej

formes or et 9 eacutetant diffeacuterents en solution dans leau

En milieu basique la stabilisation de la forme eacutenolique de lalshy

deacutehyde malonique peut expliquer le rocircle favorisant dune eacuteleacutevation

de pH

En conclusion les meacutecanismes proposeacutes ici sont assez diffeacuterents

de ceux deacutecrits par Scherz Nos reacutesultats expeacuterimentaux ont montreacute

en effet que dans les conditions dirradiation utiliseacutees (solution

dilueacutee pH eacuteleveacute) laldeacutehyde malonique provenait contrairement agrave

lhypothegravese de cet auteur principalement de lextreacutemiteacute aldeacutehydique

du glucose

- CC -

- Extrapolation aux polymegraveres supericirz (fipound- 2)

La comparaison des re demets Ju glucose du rraltose et du maltti-

trio^e net e eacutevidence le roio Au r^rb^nc i

Lorsc- roi -vi o-t xrri li ]eacute in la lai^oi pound lycos i il j e il ny

a plu s pe_- it i 11 teacute d at tu e r ar 1er r in aux Li je eau corrt-

il est oslieacute dans les meacutecanisme- deacutecrits r 1J- ha-it

Seul lej cyles A correspondant bull 1 ex i reacuterri teacute rcr reacute iuc t ri -e

chaicircre irrite cdiraieit i laldeacutehyde rralcri pjc (ne hydre lye

de la liaison jlycosidique serait neacutecessaire) Jre f ra bull tio Je r

dicaux CH Je leau part ici erai t r le y-le E C - d autr-s

reacuteactions et eraii or censeacute ueje LIA Li lisat le - ia [reduction

daldeacutehyde rraionisue -iui deacutecroicirctrait e fonctic de la lorQuer

la chaicircre

Jre extrapolation ugrave 1 any lose condi t ugrave admet tre vc leffet bull-bull

condaire serait donc neacutegligeable Ceci cat en accord avec les reacuteshy

sultats obtenus sur lamidon irradieacute agrave leacutetat solide pour lequel

les concentrations agravealdeacutehyde malonique r augmentent pas aux forshy

tes humiditeacutes contrairement agrave ce que lon pourrait attendre de

1effet secondaire

Dans 1isomaltose les carbones 4 des deux cycles sont libres et

rien nempecircche quapregraves hydrolyse ils participent tous deux agrave la

formation daldeacutehyde malonique cest ce quon observe en effet

expeacuterimentalement

67

fig- 23 - Irradiation du glucose et de ses polymegraveres en milieu liquide agrave diffeacuterents pH

1 - glucose

2 - maltose

5 - maltotriose-

oi^h^-uirifmdash

te rr--t lti J u b i

i _a JOI-bull i bullbull l-it-hyis rraiori _bull = oer est ajouta -J volume

A_-ide d thiobarbiturique 072 g

Acide trichloracitique 1 y g

1^0 QSP 100 ml agrave 20degC

Arregravef chauffage agrave 6CdegC pendant 60 irn le meacutelarge est refroidi et

lu densiteacute optique agrave j32 rn est lue agrave laide dun spectrophoto-

mttre Optica CFt R

EVAPORATION DE LALDEHYDE MALOKIQUE

Laldeacutehyde malorique est seacutepareacute ainsi que tous les produits de

radiolyse volatils par evaporation sous vide agrave ^ucircdegC et piegeage

agrave -TS6degC (fig 26)

La solution est preacutealablement acidifieacutee par 2 ml HCL

- 69 -

qgSTALLISAilOi DU COMPLEXE

Le- -urj IP-XC ATB-AM r eacute c i i t e c o u s ic r rce -le p a i l l e t t e s d eacute c

^J^-L uprucirc i a c i d i f i c a t i o n (HCL lt m l e t r e f r o i d i s s e r c e r t -ie

bull-iorr a r j e - j r c ^ I i e s t e n s u i t e f i l t r eacute s u r v e r r e f r i t t e H C t

JHtfCKATUuiiAiiilE

J bullbull 2- bull bull bullbullbull bull i Uo- a o i i U icirc L O _oro i c r e

bull i a v bullbullbull 1 bullbull c e- f i non a r t i bull J I O ^ s e n t eacute l i - i n eacute e s

icirc-e a v-- bull 1- i e u i a -bull= gt r J e deacute - a r t a t i c

c u i -bull--- lt iy irp l e x t- bdquo o n t a_L xiquCC-r ^ ic-

bullie taille aj ro rieacuteo aux quantiteacutes agrave purifier Un lavage gt

i iric I AT5 te lCA ei egttc-G et diverc produits de raJic

Le Oi ugte ~Lt ensuite -JluC par u ir-eacute lange ea - ampiumltce

mdash mdash Par compteurs type GEIGER KULLER les solutions ( C C bull=

iz eacutevarcreacutees agrave laide ciun eacute iradicircaeur sur des coupelle i -

niriurr Ces d e m i Ore dont introduites dans lappareil e bullbull

tauje ett automatique

Par scintillation liquide Apregraves oxydation dans un four agrave catiy

le C0 marqueacute est recueilli dans pound0 ml du meacutelange suivant (fir bull

Pour un litre

220 mi dalcool meacutethylique (solvant)

330 ml de pheacutenyl-eacutethyl-amine (fixateur de C0 S)

fOO ml de toluegravene (scintillateur primaire)

7 g de Butyl PBD (scintillateur secondaire)

pu ml deau (solvant)

Lactiviteacute est mesureacutee par scintillateur liquide

PREPARATION DALDEHYDE MALONIQUE POUR ETUDE EN LUMIERE UV

Laldeacutehyde malonique teacutemoin est preacutepareacute par hydrolyse acide du bis-

dimeacutethylaceacutetal du commerce (10 ml de solution molaire dacetal

2 ml HCl concentreacute chauffage agrave 30degC pendant 60 mn) (fig 24 - 25)

- 70

fig Zh - Influence de la concentration en acide sur lhydrolyse du bis-dimeacutethyl aceacutetal de laldeacutehyde malonique (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique agrave 267 ira)

- 71 -

fig- 25 - Influence du temps de chauffage agrave 600 sur la formation daldeacutehyde malonique par hydrolyse acide du bis-dimeacutethyl-aceacutetal (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique

267 ara)

ro c IUgrave-U -iu bull c a lt-T ur e^ ^Oucircte-bullbull-- bull - UL Zul i o bull bull bull

To IOiit agtregraves chauffage i^^C agrave I ocirctuve ^ojjj^^i i h e a r e r

ADUIIIC -ii- x-^r

t i l e e s t oifLCicircueacutee j ^ r

a) lyoLhplusmnlXLnzij bull icirc- ^ e l a ^ e tie icjij de ] lii-oae e t do KBr

t J -lplusmnlirO JX ougt2rcs

- 73 -

DIFFERENTES FORMES CRISTALLINES DE GLUCOSE

Glucose du commerce (Prolabo) anhydre ou monohydrate

Sirop de glucose eacutevaporeacute sous vide (20 mrr Hg 30degC) agrave laide dun

rotavapor Biiumlchi ou dans un dessicateur en preacutesence de P_Ofl

Glucose lyophiliseacute agrave laide dun appareil Sogev type Subii-i

CHROMATOGRAPHIES GLC

Preacuteparation des deacuteriveacutes trimeacutethylsiJyleacutes Le sucre J5 mg) est

dissous dans 1 ml de N N dimethyl formamide qui a our proprieacuteteacute

nous lavons veacuterifieacute de conserver la configuratio anomerique La

silylation est reacutealiseacutee par 1 ml de N 0- bis-tri-ieacutethyl-silyl-

trifluoro-aceacutetamide O de trimeacutethyl chlorosila _e) Le deacuteriveacute obshy

tenu est susceptible decirctre chrouatographieacute en aase gazeuse

Chromatographie La chromatographie est effectue sur colonne SE 30

(2 m 18 de pouce) par eacutelution isotherme (c onne 200degC injecteur

250degC deacutetecteur 250degC) agrave laide dun chrom ographe F 30 Ferkin

Elmer

pH DIRRADIATION

lgtc TgtH -cyous sont nxeacutes par des tampon phospnate 05 M et les

pH extrecircmes sont obtenus par addition e soude ou dacide chlorhyshy

drique -

NOTA Le pH varie tregraves peu (lt 1 pIT en cours dirradiation dans

ces conditions

Vide primaire Coton de virra

Azote

liquide

(-1B0raquo Ciuml-

f

riuml 11

sp

l i Soj-ution U C - Glucose _ -

Agitateur bullbullgnetiqua

MEGE I I PIEGE 2

fig-26 - Meacutethode dextraction sous pression reacuteduite des deacuteriveacutes volatils scheacutema de principe

- TJ -

agrave Mlaquoraquoi|tugtl control (-were)

D D

f i g 28 - Meacutethode doxydation des composes marqueacutes ( intertechnique S A I l l bullcheacutema de principe)

- 76 -

CONCLUSION

Au cours de ce travail nous avons vu que laldeacutehyae malonique

Dcuvait ecirctre formeacute directement par irradiation du glucose sec ou par

1intermeacutediaire des radicaux de leau lorsque cette derniegravere eacutetait

preacutesente

Les meacutecanismes reacuteactionnels que nous avons proposeacutes ne sont sans

doute pas la traduction exacte de la reacutealiteacute mais ont lavantage decirctre

en accord avec les reacutesultats expeacuterimentaux

Leffet direct conduit agrave une production daldeacutehyde malonique proshy

portionnelle agrave la dose indeacutependante du deacutebit de dose de la temshy

peacuterature dans un vaste domaine de la preacutesence doxygegravene et de

leacutetat cristallin du glucose En revanche la teneur en eau et la

forme anomeacuterique du glucose jouent un rocircle important Par marquage

isotopique on a pu montrer que les deux extreacutemiteacutes de la moleacutecule

du glucose participent agrave la formation de laldeacutehyde malonique

Lextrapolation aux polymegraveres lineacuteaires (maltose maltotriose) met

en eacutevidence lindeacutependance du rendement de radiolyse vis-agrave-vis de

la liaison a 1 - 4 et permet de penser quil tend vers celui du

6 I ^ u i i c ugraveo110 i camelo te

Leffet indirect est lieacute agrave laction des radicaux OH de leau Il

se manifeste lorsque le glucose est irradieacute agrave leacutetat suffisamment

hydrateacute ou en solution Dans ce dernier cas et en accord avec la

theacuteorie geacuteneacuterale la concentration daldeacutehyde malonique est indeacute-

peacuteiiugravecujLt de la concentration en glucose dans une large mesure et

ne varie pas proportionnellement agrave la dose Loxygegravene est sans inshy

fluence notable mais on observe une forte activation aux pH eacuteleshy

veacutes Lutilisation de 1 4 C a permis dattribuer agrave lextreacutemiteacute aldeacute-

hydique du glucose lorigine de la plus grande partie de laldeacutehyde

malonique La polymeacuterisation du glucose par liaison 01-4 entraicircne

une diminution du rendement radiolytique Ainsi leffet indirect seshy

rait neacutegligeable dans lamylose

- 77 -

Il serait inteacuteressant pour continuer ce travail dextrapoler DX

polymegraveres plus eacuteleveacutes en utilisant divers polyholosides obtenu t ajregrave

hydrolyse meacutenageacutee de lamidon par chromatographie sur biogel jampr

exemple

Quoiquil en soit on a pu mettre en eacutevidence agrave propos de la forshy

mation daldeacutehyde malonique des diffeacuterences de comportement di rlucjo

vis-agrave-vis du rayonnement ionisant selon ou il est libre ou irccrrcr-icirc-

dans une chaicircne glycosidique Ceci incline agrave la prudence danc 1-JZ-J~

polation au polymegravere des reacutesultats trouveacutes sur un monomegravere

- 78 -

ANNEXE

Nous rappelons ici les uniteacutes utiliseacutees en radioactiviteacute et

nous indiquons leurs eacutequivalents biologiques geacuteneacuteralement fondeacutes

sur les effets que produisent les radiations ionisantes dans lorshy

ganisme

On trouvera les mesures pratiques fort bien deacutecrites dans la

thegravese de Monsieur Jean MORRE deacutejagrave citeacute

- 79 -

UNITE DACTIVITE

Le curie (Ci) Le curie caracteacuterise la source eacutemettrice

La masse de radioeacuteleacutement pour une activiteacute de 1 curie est tregraves

variable

mdash 3 tonnes duraniur 3S

mdash 09 rg de cobalt 60

mdash ^3 microgrammes dor 198-

Ceacutetait dabord lactiviteacute de 1 gramme de radium- Officiellement

cest la quantiteacute de tout radioeacuteleacutement dans lequel le nombre de

deacutesinteacutegrations est de

37 x 1 0 1 0 par seconde

Lactiviteacute massique ou speacutecifique est lactiviteacute par uniteacute de

masse dune substance consideacutereacutee Elle sexprime en curiegramme

ou en ses sous-multiples

UKITE DEXPOSITION OU DE DOSE EMISE

Le roentgen (R) Il caracteacuterise un faisceau de rayons X par ionisation

provoqueacutee dans 1air

On mesure ici la charge eacutelectrique transporteacutee

1 R = 2083 x 10 9 paires dions par croa dair

1 R = 16 x 101 paires dions pa granirc d air

1 R = t Ues cm3 dair = 770 Ues gramme dair

1 R = 677 r 10 e MeVcm3 dair standard

1 R = 0838 rad

1 R = 524 x 10 7 MeVg d a i r = 52 x 1 0 1 3 eVg d a i r

1 R = 0107 ergcm 3 d a i r = 869 e rg g d a i r

1 R = 93 e r g g d eau ou de t i s s u s v i v a n t s

- 80 -

UNITE DE DOSE ABSORBEE

Le rad Internatic nalement 09^3) raquo c est luniteacute de dose absorbeacutee-

Elle est fonction des caracteacuteristiques du champ de radiation o~

point consideacutereacute et de la composition eacuteleacutementaire do la natiegraverishy

en ce point

Elle est eacutegale agrave une eacutenergie diviseacutee r-ar une ira se

Indeacutependamment du temps passeacute agrave ceacuteder leacutenergie

1 rad = 100 t g de matiegravere quelconque irradieacutee

s 01 joule par kilogramme

La valeur du rad est sensiblement eacutegale agrave leacutenergie libss-bull- bull_--

de leau (ou des tissus mous irradieacutes) par an faisceau io r-yz X

tel que lexposition soit de roentgen

On peut se servir du rad avec des rayons X gamma neutre bull-bull-

trons protons

Remarques A une exposition de 1 roentgen correspond ure dose

absoijeacutee de

mdash 0869 rad dans lair

mdash 09S rad dans les tissus mous

mdash 08 agrave 097 rad dans leau pour des rayonnement

deacutenergie comprise entre 10 keV et 3 HeV

Si une chambre dionisation a donneacute pour des photons deacutenergie

infeacuterieure agrave 3 WeV agrave un certain endroit dans lair une exshy

position de 1 roentgen le corps humain agrave la mecircrce place receshy

vrait 096 rad

ME5DRES BIOLOGIQUES

Le LET (Linear Energy Transfert) 1 keVmicron deacutecrit leacutenergie

deacutepenseacutee drns les tissus en fonction de la longueur du parcours

LEBR (Efficaciteacute Biologique Relative) = I rayon X de 250 keV

dionisation speacutecifique de 100 paires dions par micron deau ou

de tissue Cest une ionisation speacutecifique-

- 81 -

Le REM (Radiological Equivalent Man) = effet biologique ducirc agrave

labsorption de 1 roentgen de rayons X ou gamma

Un rem = 1 rad X EBR

= EBR e rSEcirc d e tissus

Mesure indispensable agrave leacutetude de certains paramegravetres telles la

radiosensibiliteacute cer luniteacute pratique utiliseacutee pour les vashy

leurs de radiorrotec t _-i

Si lon connaicirct la dose absorbeacutee on peut passer acirc la notion

deacutequivalent de ucirczr2 en pondeacuterant la valeur trouveacutee par un facteur

exprimant le risque relatif correspondant agrave la qualiteacute du rayonshy

nement

Cest le facteur de qualiteacute FQ relieacute agrave la densiteacute des pheacutenomegravenes

eacuteleacutementaires dionisation et dexcitation au voisinage du parcours

de la particule chargeacutee

REM = RAD X FQ

Le rem correspond au risque encouru par un organisme huma_n ayant

reccedilu une dose de 1 rad de rayons X ou gamma

PRINCIPALES VALEURS DE FQ

Rayonnements FQ

X gamma 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale gt 003 HeV 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale lt 003 MeV 17

Neutrons thermiques 3

Particules infinies naturelles protons de faible eacutenergie neutrons rapides 20

Noyaux lourds de recul fragment de fission 20

Une personne soumise pendant un an agrave un flux de neutrons thermishy

ques de 700 Ncm asec recevrait un eacutequivalent de dose de 5 rem

laquelle est la dose annuelle maximale admissible fixeacutee pour la

cateacutegorie de travailleurs dits directement affecteacutes agrave des trashy

vaux sous rayonnements

- 82 -

Le rem est leffet biologique de 12 g de radi-m 226 agrave un megravetre

pour les tissus exposeacutes pendant une heure

Outre la quantiteacute deacutenergie ceacutedeacutee agrave la matiegravere irradieacutee il faut

tenir compte aussi du temps neacutecessaire pour deacutelivrer cette eacutenershy

gie

Une mecircme dose provoque des effets moins graves si elle est eacutetaleacutee

dans le temps Si le temps est suffisamment long une dose mecircme

importante narrive jamais agrave provoquer des effets dits seuils

Les normes de seacutecuriteacute (ou) doses maximales admissibles sont resshy

pecteacutees si lon calcule agrave lavance le temps de travail maximal

en preacutesence du rayonnement

En prenant lheure comme uniteacute de temps on aura

mdash deacutebit dexposition = en Rh

mdash deacutebit de dose absorbeacutee = en radh

mdash deacutebit deacutequivalent de dose = en remh

EFFETS SUR LORGANISME DEFINITIONS DES LOUES

Dose Maximum Admissible cest la dose totale de radiation reccedilue par

un individu et jugeacutee incapable de causer des troubles appreacuteciables

au cours de lexistence Elle varie sil sagit de la seacutecuriteacute inshy

dividuelle dune petite ou dune large fraction de la population

Concentration Maximum Admissible Elle repreacutesente la concentration de

chaque radioeacuteleacutement dans leau et dans lair qui apregraves obtention

dun eacutetat deacutequilibre dans le corps de lindividu qui la ingeacutereacutee

ne donne pas une irradiation corporelle totale deacutepassant une vashy

leur de 03 rem par semaine dans lorgane critique (organe le plus

sensible agrave ce radioeacuteleacutement)

- 83 -

Officiellement la CMA dun radionucleide est lactiviteacute volumique

de ce radionucleide dans lair inhaleacute c dans leau de boisson

qui pour une inhalation ou une ingr -ion exclusive et continue

entraicircne leacutequivalent de dose maxi al admissible au niveau de

lorgane critique lorsque leacutequilibre est atteint ou apregraves cinshy

quante ans dans le cas de radioeacuteleacutements agrave peacuteriode effective longue

Leacutequivalent de dose est deacutefini pour les besoins de la protection

Cest le produit de la dose absorbeacutee par le facteur de qualiteacute

le facteur de distribution de dose et dautres facteurs adeacutequats

bull C H mdash C H -I I

UN Off

- C - C H -I I

OHOH

H C - C H - C H mdash C H -I I I I OHOH OH OH

CHmdashCH-CHmdashCHmdash i I I I bull OH OH OH OH

bullCHmdashCHmdashCHmdash OH- CHmdashCHmdashCHmdashCII- CHmdashCH=CHmdash 0 - + 1

bullC-

1 1 raquo II 1 1 II OH OH 0 O- OH O

Meacutecanisme proposeacute par H SCHERZ

iIV3~SITS LE E2CIT t 3 C C r i l

HT ESS SCIZICSS

U K - A S 3 E L L 3 H I

- bull bull -23 _ _ D E _ _ 3 A _ -icirc_sos

agrave 5- ^ ~ VF

Le Vico-yreacutesident de lUniversiteacute

Universiteacute de Droit dEacuteconomie et des Sciences

A I X - M A R S E I L L E III H - DUSSARDIc2

FACULTEacute des SCIENCES et TECHNIQUES 1raquo SAINT-JEROME Rue Henri Poincar 13397 MARSEILLE CEOEX 4

81raquo -

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Imprimeacute par le Bureau de Documentation

CENCADARACi1E

Page 11: ETUDE DE LA FORMATION DE L'ALDEHYDE MALONIQUE AU COURS DE

- 8 -

1 _

DO

I

v_ 4 9 0 532 Longueur

donde nm

fig 2 Spectre dTabsorption en lumiegravere visible du complexe Aldeacutehyde maIonique Acide thicircobarbiturique

- 9 -

LAT^b se p reacutesen te sous t r o i s formes tautomegravercs

O OH

HsL --OH

O HjJ-^X-H

Selon Percheron [raquoQ] laldeacutehyde malonique reacuteagit sous sa forme eacuteno-

lique CHO - CH = CHOH pour conduire au composeacute suivant L ^ ]

9 ^ N-^CH CH CH^S

En revanche Mesnard et Devaux [2] proposent une aut^p formule

CHOH QH ^H OH

HSW k sK Js H ^O^ ^ O

Nous ne nous sommes pas attacheacute agrave deacuteterminer la structure exacte du

complexe mais nous avons veacuterifie quil se formait effectivement que

lon utilise laldeacutehyde malonique du commerce laquou bien laldeacutehyde ma-

lonique de deacutegradation du glucose- Par ailleurs on a montreacute que deux

moleacutecules dATB reacuteagissaient avec une moleacutecule daldeacutehyde malonique

ce que nous avons veacuterifieacute par gravimeacutetrie

Le produit de la reacuteaction est un pigment rouge speacutecifique son

spectre visible nous lavons dit preacutesente un maximum dabsorption

optique agrave 532 nra ainsi quun eacutepaulement agrave h$Q nm Dans les conditions

utiliseacutees la reacuteaction est complegravete avec 2 ml de reacuteactif (fig- 3)i

apregraves 30 minutes de chauffage agrave 60degC Elle nest pas ou peu perturshy

beacutee par la preacutesence de glucose en concentration molaire (fig 4) La

densiteacute optique agrave 532 nm est proportionnelle agrave la concentration inishy

tiale daldeacutehyde malonique

Dans une solution inconnue la teneur est mesureacutee par comparaishy

son avec une courbe de reacutefeacuterence (fig 5)bull

fig 5 - Influence du volume de reacuteactif (ml) neacutecessaire pour doser 2 ml dune solution 10 - s daldeacutehyde raalonique Volume total constant (h ml)

laquoM CO m

o ci

1

s

1

s

30 60 Temps de reaction mn

fig4 - Influence du temps de chauffage agrave 60C sur la reacuteaction Aldeacutehyde malonique - acide tbiobarbiturique

bull en labsence de glucose bull en preacutesence de glucose (molaire)

fig 5 ~ Variations de la densiteacute optique agrave 532 nm en fonctiua de la concenshytration initiale en aldeacutehyde malonique

- 13 -

Le coefficient dextinction moleacuteculaire e agrave 5J2 nm est tregraves

eacuteleveacute (56 10amp m - 1 cm - 1) Lee quantiteacutes mesureacutees pourront ecirctre tregraves

faibles ce qui est dailleurs le cas dans le glucose iiradieacute (de

lordre du Mgg)

IV - ISOLEMENT ET PURIFICATION DU COMPLEXE

En raison des tregraves faibles quantiteacutes daldeacutehyde malonique preacuteshy

sentes dans le glucose irradieacute cette eacutetape dans notre travail a deshy

mandeacute une mise au point particuliegravere

Laldeacutehyde malonique est seacutepareacute par evaporation sous pression

reacuteduite puis condenseacute dans un piegravege agrave azote liquide Le complexe est

ensuite formeacute par action de 1A1B et est purifieacute soit par cristallishy

sation soit par chromatographic sur colonne de cellulose Les technishy

ques opeacuteratoires sont deacutecrites dans le dernier chapitre

V - INDICATEURS NUCLEAIRES

Leacutetudedu meacutecanisme de radiolyse a eacuteteacute effectueacutee en utilisant

lisotope l 4 C introduit seacutelectivement en position 1 ou en position 6

La fraction de moleacutecule ainsi singulariseacutee peut ecirctre mise en eacutevidence

dans laldeacutehyde malonique purifieacute On pourra suivre ainsi le devenir

des atomes de carbone du glucose

Le glucose 1C 1 est preacutepareacute au laboratoire des radioeacuteleacutements par

action du cyanure de sodium Na - 1 4C s N sur le D arabinose le glucose 1 4 C 6 est obtenu agrave partir de cyanure de potassium K - 1 4 C = N sur lal-

do 5 0 (1-2) isopropylidegravene D xylofuranose

Le l e est eacutemetteur de rayons P peu

eacutenergeacutetiques facilement ralentis par

la matiegravere

Deux techniques de comptage ont eacuteteacute

utiliseacutees

le fortes activiteacute-

ou ctto-iej ave bull le (

-i fi o de lcrdre de --ra ltbullbull bull bull

bull c irraiieacute o y-lu t io let- CciarM )

le L- a l rriir en eacuteteacute neu1 bull

La --J bull bullltbull bull deacute te Leur ct aicr^

de ratire la r-j en-- iu i- bullbull te-jr rest pi s rroorcrro 0

la _aiteacute deacutercjeacutee (fi lt-bull)bull -cue avorc utiliseacute acirciis ce c a le

courtage or ucintiiiatio liquide Ici leacutererrie de radiatic-r S

r es t ccedilaj eacuteiTise dans 1 eipa-e v - rs L r de lecteur mais trans f eacute r-icirce

ar ienisatic - un olvait jcintillaieur rinaire qui retourne ~lt

leacutetat forianental er eacutenettat uu -uartur de iurriegravere ex-itart agrave

i tour un solvant scintillateur secondaire Les rnotons ue proshy

duit ce dernier en revenant agrave son eacutetat fondamental arrachent des

eacutelectrons agrave une rhotocathode creacuteant une impulsion electric- qui

est ensuite amplifieacutee- La r_reseree ugrave un corps absorbant une- grande

partie des photons lumineux se traduit par une diminution consideacuteshy

rable du rendement de comptage (fig ) Cest le cas du complexe

de laldeacutehyde naloniaue avec lATB Afin de supprimer cet effet de

quenching on brucircle les eacutechantillons radioactifs dans un four

sous courant doxygegravene Le gas carbonique 1 4 C 0 _ raquo=t piege ^laquor xa

rheacuteyiuml^i5thylaiAcircne et le carbamate incolore ainsi formeacute peut ecirctre

traiteacute directement en scintillation liquide

4 C Les activiteacutes speacutecifiques As = sont exprimeacutees

4 C + l S C i a C dans l e s deux types d expeacuter iences en nombre d impuls ions par mole e t

par dix minutes-

fig 6 Influence de le quantiteacute duiiumle solution 10 M daldeacutehyde malonique eacutevaporeacutee sur le rendement de comptage dun appareil GM

- 16 -

o 05 rng de matiegravere froide ajouteacutee

fig 7 - Diminution du rendement de deacutetection en scintillation liquida en fonction de la quantiteacute de complexe color non radioactif ajouteacute agrave la solution

Mais le fait dintroduire un marqueur radioactif dans u

-icircgt- L-icirct-gtTo ire radiolyse interne qui sajoute agrave celle rov

irradie tiu Ceci rous aregravere donc agrave faire une correction ^ bull

ltbull a- ti vite eacuterif i-e cor res oidart agrave la seule irradiation cz

NY-u a bullbullbullbull- ai srd Tx-ur i aldeacutehyde calonique provenant de la

Jicije u- ~amp-re ex teacute rieure - loue avorr ensuite mesureacute laldocirc

-rirjo total la difference CJS done laldeacutehyde produit ar

j- o cxti-rrc- ojle Cclt activiteacutes sccedileacutecifi--es sont rarpcrtO--

a- k-l-o J e deacute art

I _ MISS EN EVIDENTE DE LALDEHYDE KAgraveLC-IQUE DAiiS LE bullbulliLIXOSE

IRRADIE DEFIITIC- DEQ SSLX EFFETS DE RAiI0LIuml3E

_e Rf de rci^raticn Jr euii iideg do jiiico doc ^om lox^j OL tbull-

bullbull partir du glucose irradieacute ot ie laldeacutehyde maloi ue teme-i ot

E cur re de rar sa forme eacuteioiiie laldeacutehyde raicirc oriie ab~

crce e lumiegravere violette [5^]- Le r ax i mur d abc or tier 01 milieu bashy

sique e iue = 2c m ( roeiTirieri d exi tion moleacuteculaire

27 0 ~ cm - 1 j et agrave 2HH r~ cr mille aide Le spectre Itruviclet

du glucose bullrrayieacute preacutesente les mecircmes caracteacuteristiques (fig- 9) raquo alors

que le glucose teacutemoin nabsorbe pas dans cette reacutegion

Ces reacutesultats montrent ue laldeacutehyde rralcniqije cet iriicc-ta-

blemert preacutesent dans le glucose irradieacute Pour les eacutetudes quantitatives

nous avons utiliseacute la mesure de labsorption agrave 532 nn du complexe ATB

meacutethode simple et reproductible

Les reacuteactions de radiolyse peuvent ecirctre initieacutees de deux faccedilons

Soit directement par distribution de 1 pijic agrave la moleacutecule elie-

i-ecircme (cest leffet direct encore appeleacute primaire) soit indirectement

par la formation agrave partir de leau de radicaux hautement reacuteactifs qui

agissent ensuite sur la moleacutecule de soluteacute (cest leffet indirect enshy

core appeleacute secondaire) La teneur en eau de lamidon industriel eacutetant

relativement eacuteleve (13 ) les deux effets doivent se superposer au

cours de lirradiation f est la raison pour laquelle nous avons eacutetushy

dieacute le meacutecanisme de formation de laldeacutehyde malonique dans le glucose

irradieacute sec ou en solution

100

30

60

40

20

i i | i i i I | i i

50

I II I I

i H laquo

150 2 0 0

i l

250 3 0 0

fig 8 Spectre de masse du complexe aldeacutehyde alouiquo icide Uiioharbitiri

Speotromegravetre ugravee masse L KB 9 000 Ocirc entreacutee direct T^ - - -itO0

ig 9 - Spectre UV du glucose irradieacute 1 - traceacute en milieu acide 2 - traceacute en milieu basique

KIVLfc JE I tKFE PfclKAcirclki

I --bull i-re C gt 0 e rroies dald--hy ie ^

(-IiiCoucirc ltt jar ireacuteccedilarad

Influence de la nature du Kaz

Le rerderent radiolytique en aldeacutehyde ra

ugraveart de la nature de latmosphegravere dans 1

glucose en cours d i rradiat ion En part i

doxygegravene n est pas neacutecessaire agrave la reacuteac

- Influence de la tempeacuterature

On nobserve pas de variations dimportance ro

tempeacuterature dirradiation dans le domaine 0degC

vancicircie au-dessous de 0degC la teneur en aldeacutehyt

plus faible comme elle lest dailleurs pour

tie des produits de radiolyse de lamidon Il bull

dans ces conditions les radicaux libres former

moleacutecule de glucose se recombinent rapidement

glucose rad -raquo-B + H recombinaiscn

T 2 50 750 125 0 Dose krad

fig 10 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde raaloiique

y^- Premiegravere seacuterie de mesures bull Deuxiegraveme seacuterie de mesures

Apregraves irradiation le glucose est dissous en concentration molaire dans de leau distilleacutee

Temp uc +00

fifjll - Influence de la tempeacuterature d malonique radioformee

bullPremiere sirie de mesures bullDeuxiegraveme ceacuterie de mesures

irradiation sur la quantiteacute daldeacutehyde

i COC L- vla _ i W

bull-bull gt - - - U - U L i bull lt

bull bull bull - bull bull _ bull bull bull c r i o y -

-aitre iuml a u t a i t i l - i inu c r t a r t e

bull- v o v - i i r- - bull - -OJ-

L ara y x gte c bull re 3i t

i V----- r e Lrv- ij a bull_bullbull-

= -irT i v ie laquoa t i t v bull- -iv J pound -bull JCI1 e r a d i o f c r r v 5 - en

_ e t (bull - r pound oa - - - o- bullbull -o i or a r n b l e e = e e l --c

a - i i ^ ] - ampl -poundbullbulllaquo OLVOL rof i - t -o r a u c-noJIcirc t i o r J e deix

bull aa- - - t - c -

- -1 bull -e - e bull r eacute cdV-rac a j x j u M e Jiuniiii tC- a t t r i -

iil v agrave bullbull t a b i i ^oi-e t i e ia i - v hyror--i- e t re I C J h y d r o -

1 bull- i-j co u t -ox Je e a u CC-J l i a i s o n s r - e r n e t t r a i e n t

AIU j a r t l e t r a f e - t ci eacute no r e i t le 3 i r o l e ^ u i e s a c t i v eacute e s agrave l e a u

t_ r icirc amp i t r e j a r t une p a r t i e de l eacute r e r r i e r e ccedil u e s e r a i t a b n o r b eacute e

r l u ^ r r Jr tur ir

ltt r a n s f e r t agrave l e a u

r a d i o l y s e

rjj-t bullbull_bull agrave e s l i a i s o n s h y d r o g egrave n e

I ig12 - Influence de deux mois de conservation de glucose irradieacute sur le spectre en lumiegravere visibleapregraves reacuteaction avec lATB 1 - Tempeacuterature de conservation + 30degC 2 - Tempeacuterature de conservation 0degC 3 - Tempeacuterature de conservation - 40degC

DO

53

2

f

05 laquo

03- ^y

01-

1 10

1 3 0

H u m i d i t eacute (

fig-13 ~ Influence de lhumiditeacute du glucose sur la quantiteacute daldeacutehyde maIonique radioformeacutee

- 27 -

Les radicaux de leau pourraient eacutegalement particix-er agrave leffet

protecteur en donnant par recombinaison le glucose de deacutepart ou

on modifiant 1 eacutevolution des radicaux mis en jeu laquoans la formashy

tion de laldeacutehyde- Cot aspect sera eacutetudieacute ulteacuterieurement avec

le rocircle des OH-

mdash U effet activateur preacutepondeacuterant aux teneurs en eau eacuteleveacuteer

correspondant agrave ce que lon deacutesigne par effet secondaire et at-

trifcuable aux radicaux de leau hautement reacuteactifs

radiation V glucose raquobull aldeacutehyde nalonique + autres produits de radiolyse

[radicaux intermeacutediairesmdashaldeacutehyde malonique + autres produits de radiolyse

f - Influence des piegraveges agrave radicaux libres

Laddition de K Br supprime les radicaux OH de leau formeacutes en

cours dirradiation La teneur en aldeacutehyde malonique est alors

constante pour des teneurs en eau comprises entre 0 et 75

g - Influence de la structure cristalline du glucose

La structure cristalline du glucose irradieacute contrairement agrave ce

qui a eacuteteacute observeacute avec laciditeacute radioformeacutee Q53]ina pas dinflushy

ence sur la quantiteacute daldeacutehyde obtenue On peut penser que les

diffeacuterences observeacutees entre les formes anomecircres du glucose ou eacuteii-

tre les divers sucres isomegraveres lorsquon effectue les irradiations

agrave leacutetat solide sont effectivement dues agrave la steacutereacuteochimie relative

des groupements hydroxyle

h - Influence de la configuration anomeacuterique du glucose (fig 14-)

A leacutetat solide le glucose 3 conduit agrave un rendement radiolytique

16 fois supeacuterieur agrave celui du glucose commercial qui est constitueacute

principalement de forme a comme nous lavons veacuterifieacute par chromatoshy

graphic en phase gazeuse des deacuteriveacutes trimeacutetfaylsilyleacutes

532 Longueur donde nm

^ i n uo-nerl re ri- o - r u ie arit-- -i a iagraveocirchyie na loni rv i i iofcrraeacute

t i^coo 0

^

CH2OH

tfUgrave Cs-^mdasho

r ~- L CHOH

HO^C 3 amp H OH

D-G111CQSE

CHOH CH2OH

anomfere (3 bull X _4Bnm_ere o-

Mar Liair-2 isotopiques

Cec cxjl-rierces nous ont conduit agrave travailler dans des corciii-

ii re ot pas rigoureusement anhydres puisque les composeacutes -

-- - o-i livreacutee er solution aqueuse Mais avec 10 dhuiriditv

-i ours lapparence physique dune poudre et la figjre S bull

ratre ue le rocircle de ces 10 est faible sur les proportion

jeacutehyde malonique radioformeacute

le coiution de glucose marqueacute (Cj ou C s ) est incorporeacutee de fa-

] lus homogegravene possible agrave du glucose froid anhydre la teneur

eau finale est de 10 le meacutelange est ensuite irradieacute agrave 0 Er-

Apregraves dissolution distillation sous vide et purification par v-

tnatographie du complexe avec lATB les concentrations en aldeacutehv

ma]onique sont mesureacutees en moleslitre par colorimeacutetrie (D0- gt

du complexe ATB) en se reacutefeacuterant agrave une courbe eacutetalon les activit

deacutetermineacutees par scintillation sont exprimeacutees en coups par 10 m

al de solution Capregraves deacuteduction du bruit de fond)

- 30 -

[As (malon)l As (glu) J A

nb coups Lactiviteacute speacutecifique As Crnalon) = des eacutechantillons

nb de moles est pratiquement constante au cours des trois derniegraveres opeacuterations

le complexe eit donc suffisamment purifieacute-

Or deacutetermine eacutegalement lactiviteacute speacutecifique As (gluj du glucose A devrait repreacutesenter la fraction dal-

JA deacutehyde malonique provenant de lextreacutemiteacute du glucose marqueacute (1 ou 6)

Cependant nous lavons vu le glucose est le siegravege dune radiolyse

i terne par les particules de lisotope radioactif- De laldeacutehyde

malonique marqueacute est susceptible decirctre produit en quantiteacutes daushy

tant plus importantes que le stockage avant irradiation a eacuteteacute plus

long Il ne perturbe pas de faccedilon appreacuteciable la densiteacute optique

agrave 532 n-m- (le glucose marqueacute est en quantiteacute neacutegligeable) mais

augmente lactiviteacute et par suite lactiviteacute speacutecifique

Afin de calculer le terme correctif du glucose marqueacute est ajouteacute

agrave du glucose froid deacutejagrave irradieacute dans les mecircmes proportions et les

mecircmes conditions que preacuteceacutedemment Laldeacutehyde malonique radioforme

non marqueacute est utiliseacute ici comme entraicircneur et on mesure lactishy

viteacute speacutecifique du complexe purifieacute que lon rapporte toujours agrave

celle du glucose pour tenir compte des fluctuations de marquage

|As (malon)|

[ AE (glu) J = B B

bull Cest en fait la diffeacuterence A - B qui repreacutesente la fraction dalshy

deacutehyde malonique formeacute par irradiation provenant de lextreacutemiteacute

eacutetudieacutee de la moleacutecule de glucose

Les reacutesultats sont rapporteacutes dans les tableaux 1 et 2

On peut en conclure que lorsque le glucose est irradieacute agrave 3 eacutetat soshy

lide agrave la teneur en eau de TO semblable agrave celle de lamidon inshy

dustriel 23 de laldeacutehyde malonique sont issus de lextreacutemiteacute alshy

coolique et 13 de lextreacutemiteacute aldeacutehydique- Aux erreurs dexpeacuteshy

rience pregraves la somme des fractions corrigeacutees est eacutegale agrave 1

Tableau ndeg 1

Glucose J C B

Teacutemoi El rradieacute

Chrolaquoatograpnie Ndeg 1 2 3 i 5 1 P 3 k 5

Concentration de leacuteluat 365 k8 bulla 237 86 155 6 81 15 x 10 mml

1er comptage corrigeacute 597 596 5gt2 258 31it 5668 2336 3152 4950 coups10 m

2egraveme comptage corrigeacute 599 ^95 53 223 30H 5658 2259 2758 52t3 coups10 mn

Activiteacute speacutecifique 1 16 12ltt 12 111 362 365 389 389 328 x 10- coupe10 mnm

Activiteacute speacutecifique 2 161 103 12 9ltt 350 365 376 3raquo0 ii 9 x 1C- coups10 mnm

Rendement total 60 33 7 E 53 20 10 E

IV ne ugravet J ^rrcc lion

ionibrc do ^oupjiO mn tour 0 rj iicoce Jo deacutepart

A c t i v i t eacute opocircciiiiue on coupunio Lev 0 ru du ^lucoiio -k iucircparl -

A c t i v i t eacute speacutec i f ique moyenne do 1 a Lileacutehy malonique p u r i f i eacute (coupanolc 10 mu) raquo t o 9

Propor t ion As mal or

AJ g l u

l-ro

Ai rrjaJu

riv

Giucoije i-C

I r r a d i eacute

Chromatographie Ndeg 1 1

2 3 lt

Concentration de leluatl 118 95 91 pound60 IS1- 1 Iuml 50 bull

1er comptage corrigeacute

2vvfi -yr-iit--

ActiviU- C- i fi

Rendement l rtaj

Terme de correction - V7fclt-

Nombre de coups10 mn pour 01 ce de gluc ose de deacutepart 9 600

Activiteacute speacutecifique en coupsmole10 mn du glucose de deacutepart 21109

Activiteacute speacutecifique moyenne de laldeacutehyde malonique purifieacute Ccoupsmolo10 mn) 45109

As malon Proportion mdash raquo 214 As glu

Proportion corrigeacutee

As maloni As malon] glu I As glu

lt 000

gt010 9

16 9 10 9

- 25 -

La moleacutecule daldeacutehyde malonique contient donc toujours soit le

bullarbone 1 du glucose (dans 12 des cas) soit le carbone 6 (dans

icirc de cac) ce qui exclut leacuteventualiteacute de formation agrave partir

de atomes t3 ou ^^5 dailleurs peu probable car elle neacuteshy

cessite deux ruptures de la chaicircne carboneacutee

- Propositions de meacutecanismes

Leacutenergie de la radiation va entre autre exciter la moieacutecylo w

TUagrave la rupture- La reacuteaction corrneicera par la scission de Is Iilaquo

son la plus faible Nous discuterons plus loin les facteurs cor c

rationnels qui peuvent orienter cette coupure initiale On peut

proposer deux meacutecanismesi compte tenu de la double origine de la

deacutehyde nalonique

a - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute alcoolique

La rupture initiale de la liaison heacutemiumlaceacutetalique peut ecirctre e

visageacutee comme une scission conseacutecutive au deacutepart dun radin

H du carbone 1 cette eacutetape endothermique neacutecessite enviroi

92 kcal

H OH 0 OK

c bull c

a (CH0H)3 (CH0H)3

S s c i s s i o n

0 CH MJrad bull CH

CH OH CH 2 OH

I glucose II

La rupture de la liaison C 3 - C 4 (83 kcal) et le deacutepart dun H

du carbone 6 (99 kcal) neacutecessaires agrave la formation de laldeacutehyde

malonique peuvent ecirctre suivis de leacutetablissement dune double

liaison C=C (-egraveh kcal) Un des radicaux (III) obtenus est un

glycol allylique On pourra consideacuterer un radical comme une

espegravece deacuteficiente en eacutelectron donc stabiliseacutee par loxygegravene-

0

copy

1 a iiflicircryde inaj -ije

bull bullbullgt i i^ i torrvid iuiro ( I I ) cnbi- ecirc t r e conf i r

ijfe e ocircviucircoicirc-cc- au la iuml ia ra to i ri- _ igt5] i a c ide 5

iquucirc (VI)

- 3 -

O CH

C

(CHOH)

I H r ~ CH

I Ciyii

I I

0

b - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute aldeacutehyacirci^-jg

Le deacutepart dur hydroxyle OK neacutecessite jie eacutere celle de la rupture de la liaison C mdash O heacuteria

Lattaque en C a est susceptible de conduire agrave selon le processus suivant compeacutetitif du preacute^

H 0--

-C

H C ^ OH

(CHOH)

I CH

ad

O CHjOl c_oi

I VII

- amp -

Apres coupure C3 mdash C4 et reacutearrai pounderrciit (^ kcaiuml )

H OH ii

iC mdash OS

CKOE

0 Ci

CiiOK

VII

Ciijugrave

VIII

i-aldeacutehyde iralcnirje cet obiom r ar hyagraveroiv^c -io bullbull

du dosage en milieu acide

- mdash c

CHO

0-0-

CHO f

r-CKO

aldeacutehyde malonique

Remarque On peut envisager aussi daboutir agrave la forme eacutenolique de

lacetal daldeacutehyde malonique cependant leacutenergie neacutecesshy

saire est supeacuterieure (19 kcal)

- 39 -

H 0

i C

| 1 HC

J -CHOH

CHOIi

1

CH

CB^OH

Examinons agrave preacutesent comment ce5 icirc pothegraveses saccordent avt-j It-J

variations observeacutees de rendemen radidytique en fonction des

conditions dirradiation et des aracteacuteristiques du glucose

mdash La preacutesence doxygegravene nest y -bull neacutecessaire pour lexplicatio

des deux meacutecanismes elle nu pas non plus dinfluence sur la

quantiteacute daldeacutehyde malonique ruiioformeacutee-

mdash La constance du rendement radiolytique en fonction du deacutebit de

dose deacutecoule de lobservation preacuteceacutedente les pheacutenomegravenes de

diffusion gazeuse (0= par exemple) nintervenant pas

mdash Il est difficile de relier les variations en fonction de la temshy

peacuterature dirradiation aux hypothegraveses eacutenonceacutees Si certaines

eacutetapes sont endothermiques dautres produisent de leacutenergie et

le bilan global doit ecirctre sensiblement nul puisque la concentrashy

tion daldeacutehyde malonique reste la mecircme entre O^C et 8odegC Or

les meacutecanismes a et b sont endothermiques Il na pas eacuteteacute tenu

compte des eacutenergies de reacutesonance qui peuvent stabiliser certains

radicaux (allylique en particulier) ni du facteur entropique

De plus le couplage avec dautres reacuteactions se faisant sur laushy

tre moitieacute de la moleacutecule est susceptible dapporter une partie

de leacutenergie neacutecessaire

bull b orvi- or 1er f a ib l e s irvv iri

rrv c i a eXfo i i Un-- i

bull bull i i i la x uvvc ceux AcircQ l - a H

j-t J iecirc^oxygl jTOise ai iJe kl ucircri bull

bull_bull bull-bull riri e reacutejerlto i t rbr

gtil - c K ^ e r t j cur ie tcie- er

et t ai a i J i t io ie c ^e bullbull t cera

c- F L( raquogtpound-huxi-- raquo j bull -e ieiJ ^orif or-

i -rtiiej ont r eacute a c t i v e s avi-c Loorr

iil io ia-icirc lec o rb i t a l e Libres de^

a^ u c t raiwar t ir a r a l l egrave l u a avec la

i L bull - o^c r--^le alt f l u^e ^ouc-

i- bull-bull - bull riabullbull- f ac i l i t e - d ouve r tu re

i-- a r j bull i bull s i o n acircani - anonegravere B uc

-ic- ccriit e offot i jr rcr-ierrert

fii- -ltbull - ircrta

g bullltx

v

0 0 n

R

lti o ^ v ~rv

0 0 B

I

A C F sont reacuteactives B D E sont inertes [55]- Incorporeacutees da

un cycle agrave 6 centres At B C conduisent aux trois conformations

dun composeacute anomegravere amp dont 2 sont reacuteactives D et E corresponde

agrave une forme o non reacuteactiveraquo dautre part S ne peut repreacutesenter -

cycle pyranose

0 -o-

1 I

CHjOH

etegravese dne attaque sur le carbone en position 2 dans le

iiicircre b est confirmeacutee par la quantiteacute daldeacutehyde malonique

formeacutee dans le glucose le galactose et le mannose En ef-

la corfiguratior anomeacuteriaue de ces trois sucres est iden-

(fcrne bullgt largement preacutedominante) et on peut penser que la

--ipatier au premier meacutecanisme est semblable La position de

roxyie e imposeacutee par lencombrement de CH sOH est eacutequato-

pcr ie glucose et le galactose et axiale pour le marrose

ior poundeacutereacuteraiemeit plus labile Expeacuterimentalement le mannose

it i uicirce quantiteacute daldeacutehyde ma ionique supeacuterieure agrave celle

oacirce et au galactose

Sriverraquo les conformations preacutefeacutereacutees

Glucose

OH en 2 equatorial OH en 2 axial

Or

OH en 2 equatorial

- lto -

Extrapolation aux polymegraveres

Les rendements radioly tiques rapporteacutes comme luniteacute deacutenergie le

rad agrave 1 gramme de matiegravere irradieacutee de deux polymegraveres le maltose

et le maltotriose sont intermeacutediaires entre ceux des formeacutee raquo ot

S du glucose

Or la conformation de la liaison glycosidique est ogt dans les deux

polymegraveres celle du reacutesidu reacuteducteur est principalement 5 (veacuterishy

fieacutee pour le maltose par chromatographic caseuco des deacuteriveacute- trishy

meacute thy 1 silyleacutes) Il semblerait donc qo tous les groupements arhy-

droglucose sont sensibles agrave leffet primaire -uils soient initia

lerert libres ou inclus dans une chaicircne gluconidique Dailleurs

dune part les meacutecanismes proposeacutes plus haut ne mettent pas en jeu

le carbone dautre part la diffeacuterence de position de 1 hydro-

xyle en t dans le glucose et le galactose eut sans influence On

doit donc tendre pour lamylose au mecircme rendement que le glucose -gt

tableau 3

ciyni CcedilH2OH

S OH A OcircH

Types de polymerisations de lamidon

amylopectine

)H OH Glucose 3 I rcsidu

^

llltlH 2 reacutesiduraquo

Kaltoeriost 3 reacutesidus

CBjO

deg J

C H2deg

CH20H CHjOH a l l o a o laquo I t roae

CHO

CH20H r i b o s

g l u c o s e

CHO

VII o mannosfl

CH 20H CH 20H CH 20H CHjOH guloae idoso galuctose taloiraquo

x y l o e c CHjOH

l y x o s e

CHO

t CH2QH

tfrytbro se

CH20H t h r eacute o s t

h Cil 20H

a l d eacute h y d e g l y c eacute r i q u o

Configuration dos ALDCSi-

- i7 -

III - ETUDE DE Lbull EFFET OcircECOJJD SE

L eacutetuje de la formatior daldeacutehyde rca Ionique agrave partir de sucirclu-

io do flu cosy a --to rrotiveacute- ir lo fait que dans 1aridor irdusi-

rou 1 avjii Jit ue -juantit or neacutegligeable deau est vrais erb la io

rcrt ro^ onsable cor me dans bullbull glucose hydrateacute d ure partie de ce - bull

-oliiL- ISMre part u - caioiC avait eacuteteacute proposeacute r-ar J ~ he r

bull Tit ^oj j t il eacutetait inter-- ant do -eacuterifier ses hypothegraveses

Le poundj ucose cet irradieacute sauf speacutecification cor traire raquo sr s-gtlu-

lion aiueuse agrave la concentra tir de C M i tempeacuterature ordinaire bull-

bull reacute seiee dair ei r la dose bullbull C i Mr ad-

Les quantiteacutes daldeacuteh malonique formeacutees sont alors beo-cou

Lus importantes aue celles et rveacutees lorsque le glucose est irradieacute

bull- leacutetat sec Cette diffeacuterence s t due agrave la tajue des moleacutecules de

jeluteacute par les radicaux radioft -es de leau (effet secondaire)

- La radiolyse de leau

Le meacutecanisme de formatio des radicaux libres de leau est encore-

incertain Toutes les th lories partent cependant de la repreacutesenshy

tation suivante de lionis- lion

rad +

0 raquo- iiuml30 + e

Ces deux espegraveces peuvent se recoisbiner et provoquer la coupure de

la l iaison 0 mdash H

e + ^ 0 + ^ H + OH

ou reacuteagir sur l eau [55 agrave 57

e + H_0 - OH + H

H^O + ItjO ~ H a 0 + + OH

H30 + OH m- 21^0

e + Iuml^O ^ H + OH

Enfin les eacutelectrons peuvent ecirctre rapidement hydrateacutes ( 1 0 - 1 1 sec) [5S]

e raquo- e~ Therm raquobull e~ aq

- i(8 -

Les espegraveces initialesreacutesultant Je lionisation de leau sont

donc H OH e~ aq

Dans un second ter-ps -lles peuvent engendrer des espegraveces moleacutecushy

laires stables

IcircOH

-r OH

Lors d i r r a d i a - i o n i eai ire 1 hydrorvrnc rjcleacuteculaire e t l e erc

-yde ihydrc t e ^ r t i i p e r t rajidere t bull ne r eacute a c t i o n er chaicircne

__y agrave 60]

Hi + OH mdash HO - ii

H + IcircLO laquo- bull 0 + OH

H + ^degs ^deg

L preacutesence doxygegravene dissous de nouvelles espegraveces transitoires

ont forneacutees

H bull- 0 2 ^ H0 2

2H0 2 raquo-2iE02 + Craquo2 OH reacuteagit avec i^O maintenant en

OH + H ^ ^ H0 2 +^0 excegraves devant H^ [57

H + OK raquo- K_0 ]

Leau pure ou satureacutee doxygegravene irradieacutee conduit agrave dec intermeacute-

diaires qui en se recombinant restituent plus ou moins rapidement -

leau de deacutepart _

Lorsquune partie des radicaux OH est utiliseacutee pour reacuteagir avec ^

un soluteacute par exemple le glucose il y a accumulation de peroxyde S

dhydrogegravene -

i

- 9 -

1 i i 2 0 mdash H + Z OH

K K + 2 0 2 H 0 2

2 HO s - Kg0 3 + 0 2

2 pound plusmn j c o s e + 5 OH raquo p r o d u i t s de r a d i o l y s e

c ^ l u c o r - e + ^ H 0 + 0

La presence de peroxyde dhydrogegravene dans les solutions io r_ r

ou agraveaicircu 1urido humide ( jgt t) irradieacute a eacuteteacute er effet mcrtreacuteo

colcagraveneacutetrie [5S] Il ne provient pas du glucose- lui-mecircme r -

en trouve pas jar irradiation agrave leacutetat sec [59] [^0]

Irflueree des conditions dirradiation et des caracteacutericti -

a - influence de la dose et de la concentration

Lors des irradiations du glucose sec ruuz avons noteacute bullbullbull

quantiteacute daldeacutehyde malonique variait lineacuteairement ave bullbullbull

pari la dose dirradiation et la quantiteacute de produit irr--

dautre part-

Les caracteacuteristiques de leffet secondaire sont sensiblerie

diffeacuterentes (fig 15 et 16)

mdash Ainsi la concentration daldeacutehyde malonj icirci crnicircl i v ^

dose et tend vers une limite Aux fortes doses dirradiai c

et aux faibles concentrations de glucose on observe de

plus une deacutecroissance Ceci peut ecirctre imputeacute agrave la radiolc

de laldeacutehyde malonique ou agrave sa destruction par reacuteaction

secondaire avec un autre produit de radiolyse par exemple

aldeacutehyde malonique - raquoraquo hydroxy-alcoyl peroxyde mdash-^ acide maionicr-

En outre la formation daldeacutehyde malonique est indeacutependante

de la teneur initiale en glucose dans un certain domaine do

concentration On peut adopter pour expliquer ces variations

une hypothegravese voisine de celle de ALTMANN [61]

- 50 -

Dose (Krad)

ir 15 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde malonique agrave partir de solutions de glucose

M 1 - concentration initiale du glucose TcggF

M 2 - concentration initiale du glucose -7mdashbull 3 - concentration initiale du glucose

2D

- 51

c j CM [ C O

oj

02

10 r2 i6-i 21G1 [Glucose] mi

figlb - Influence de la concentration initiale en glucose sur la variation de la quantiteacute daldeacutehyde malonique radiofonnee (solution eau dis t i l leacutee dose 0 f5 Nrad)

o c lu

-bull M bull i f bull u - 1

r - a r - i - a w c bull 1- bull i -ni

dcc- J i r r a d i a t i o r

^ = i(UcircH k (Pbdquo ) (oH) d eacute d u i t de raquo- (lt) e t ( 3

o o r r s c Gi d u t r _ i t u

f a ~ t e u r de c c r v e r c i c r G It r e r d c n e j t e f o r n a t i o den aux Oli G 1 - D e t i c ue~- v a l o j r i u i t i a l e u du g l u c o s e e t de P

l e - r a d i c a u x d i j i a r a i s j e n t e C ~ 1 0 ocirc e c Donc

agraveOH

7 OH =

bullpoundbull ampC e t u GOH = OH ( k g l u 0 + kj P Q )

cr GOH

en r e m p l a ccedil a n t d a n s ^

dll k a G(OH)

ltD ~ k g l u 0 + k p P 0

( g l u ) on p o c e K = k a [G ( 0 H ) 1

k g l u Q + k P 0

9- ^ j j = K ( E l u ) = K ( c i u 0 - M)

- 5 -

(glu - M) = K M d H - d (8 l uo H) car gluc - constarte

= - A ducirc (eiu0 - K)

^ glu - H = C e c o

pour D=0 K=0 C=poundiu0

15- Cpoundiu0 - Hy = giuc (e gt

U M = gluc (1 - eK D)

la representation de cette fonction est donneacutee firre

La juartiteacute de produits radioforrceacutes donc daldeacutehyde maloniyue

ivor la dose puis tend vers une limite

Le- reacutesultats expeacuterimentaux sont plus complexes et aux fortec

plusmnoir lavons vu laldeacutehyde malonique est lui-mecircme deacutetruit

Un calcul semblable permet dexpliquer lindeacutependance viocirc~agrave-

de la concentration initiale de glucose

par deacutefinition on peut eacutecrire

i amp r I u l icirc k bull (G OH) 1 dH

k1 elubdquo + le P

dapregraves 8

k G (OH) 6 GM = S i uo G M = rendement de

k glu0 + kp P 0 formation de

17- agrave - -Jpound-L_ bull _Ji_ipound G H k G(OH) k glu0 G(OH)

Lorsque gluQ ^ P Q GM est indeacutependant de la concentration en

glucose

Cest le pheacuterioegravene important traduit par la courbe theacuteorique figu

et observeacute expeacuterimentalement figure 16

G i j 0

Dose

f i r - - Repreacutesenta t ion graphique de M = J 1U 0 (1 - e~ )

Glo 0 laquop Glu 0 gtP 0

fig T8 - Representation graphique de J_ k 1 kp Po gH gTOcircET (en fonction de la concentration en glucose)

k iTOcircST + k glu0

- gt -

I l faut orf i otor ro l e ra ort r^-U-hy it- ma i oni-jue radifucircrir

lt- io t-ilaquobull-bull i rr iitgt -bullbullbull ru i r --lArab L lt-ltt laquoari a gt oree

r ^ t i c bullbull f~-bull OJ-o aug^ei i c i i ^ - t -- l nvu- v irL- f a i t

bullbull bull bull L r jr t M - i - ra o^^ av-- le r - 1 -

ni bull i- rcrt v J 3 rt i ~i l i ocirc rerre CH

ave- JI k ie 16 CH M - 1 2 c 1

Lour ad ii tier avs irra-Jiatio di iie la -j-uajLiiI- daldeacutehyde ma-

loni jue (fie- ^ ) ampJ- revanche lef fc t est iwcroocirc apregraves saturashy

tion dec solutions par le p rot oxyde dazote bdquoG qui induit la forshy

mation dec radicaux OH agrave partir des eacutelectrons aqueux (fig 22)

e aq + iumli20 raquo- K 3 + 011 k = 86 1Q 3 M1 sec 1 [63]

Lespegravece reacuteactive de 1eau responsable de la formation de 1AH

es donc bien le radical OH

- 5 -

fig 19 - Influence de la concentration en glucose sur le nombre de moles dAM radioformeacutees par moleacutecule de glucose-

- 56 -

i

j

532 1

i O a 1

i 20 bull

1 i

10 lt

i

^y 2 4 6 8 10 12 Pil

fig 20 - Influence du pH dirradiaiumliOiumli sur la formation daldeacutehyde aaloiugraveque laquo (solution molaire de glucose dose 2 Hrad)

tPieges agrave OH] m

fig 21 - Influence de la concentration de divers piegraveges P -iia libres sur la formation daldeacutehyde malonique -~u - -s - lirradiation Y du glucose en solution -olcire

1 - CH3 CH OH

2 - CCH) CE OH

3 - K Br

60 -

- 5 mdash 1

51er-

f iCcedil 22 - Evol^t io le -I-ilv^- ial^1i c x ucircaii1 ormeumlegrave ^onct ion de la conceji trat icirccr uc ^IUCQJU OU preacutesence de

mdash 1 - KbdquoQ

mdash 2 - Teacutemoin eau distilleacutee

mdash 2 - CK3 CH OK

- 61 -

kcrarrie Le r a d i c a l OH ea t connu pour ecirc t r e un pu issan t cxyia

r eacute a c t i o n avec KMn04 e s t pa r exemple l a s eu l e oj i l J

j o r t orrre ur r eacuteduc teur - Dune jjianiere geacuteneacute ra l e i l

s u s c e p t i b l e d a r r a c h e r un hydrogegravene

H K

I ^ I R C mdash 0 mdash K ^ O H raquo - H C f R mdash C C

I ^ I R fi

E rrilie busiq-je i l e s t deacutecoEposj e t le r a d i c a l C

possegravede des p r o p r i eacute t eacute s semblables

OH OH mdash HjO + 0

K K

I ~ ^ _ R mdash C mdash 0 mdash H ltdeggt0 R mdash C mdash 0 + vil

I ~ I R R

R R

I I O H + S mdash C OH R mdash C mdash 0 + K_

I

- Marquages isotopiques

A une solution 5 10 M de glucoso pH 1 1 satureacutee doxygegravene esz a c

teacutee une faible quantiteacute de ce sucre marqueacute au 1 4 C en position Cx

ou C s

Apregraves irradiation (5 Mradi 130 kradh) laldeacutehyde malonique est

seacutepareacute comme preacuteceacutedemmentraquo Les purifications du complexe ave 1 bull

sont effectueacutees par cristallisations successives dans leau et par

chromatographic de partage sur colonne de cellulose Lactiviteacute

speacutecifique eacutetant constante au cours de 5 opeacuterations on estime que

le complexe est suffisamment purifieacute

Glucose rrgtaroieacute on p o s i t i o n

11deg c r i s t a l ltdeg c r i s t a l - ^ 0 u r i i U a l i c c r i s t a l icirc e l u a t chrc-

i - a l ( n o i e s ) i bull 0 mdash - Q- V 10 - 5 10 _ - 0 06 10-

A t i v i t eacute t o t a l e VL- 0 s i Mi tes

10 o i 1 C S i j 10- J 0 1 0 t is- 10 e

- i v i t ocirc s p eacute - i - i 21 10

0 1 ) h

jucircoitioi ugrave

bull - i m a l I n o l e ocirc ) 1 1 8 E io-= 115 1 0 - 6 03igt 1 0 0187 10 - 0 05^ 1 0 _

gtbullbullbull ivitiuml t o t a l e o rs 10 minutes

o- bull5 10= i 10 s idj 1 0 - e10 10-

- icirc i v i t eacute speacute = i -3V o 1 0 iK 10 1 c iraquo 1 0 1 0 ltt 1 0 1 0

b 1 0 1 0

i ----is~iumlrt - S bull - - bull bull - -JIuml l ^ 1 5lt

La r a d i c l y s e i n t e r n e e j t i c i neacute^IigeaLiO levant c o l l e p rodui te r-ar

le rayonnement car l a juantivl- Jali-Shv-Jc- ralor i ^ e ferrreacutee ir

i r r a d i a t i o n 7 e s t t r egrave s s^ i icirc r i eure gt e ucirc p glucose j e

Les bull amprOto rer-reacute^prrTit rraio-iq^e contenant l e carbone rcarqueacute -n-t bullbullbull-i- - - LJvemert de 8 igt e t

10 icircioir 1^ -lLiBaiiumles a ldeacutehydiqje e t a l c o o l i q u e

P ropos i t i ons de ae--ajd^mea

ues meca-Jpoundr5 voa r -_-

i-i-jpound lt--v-2- -Liri T L

v l a i t que- l-Mg-^t ^ t i

viuml-ovoja^ pour l a r a d i o l y s e en mi l ieu

-bullelle en s o l u t i o n en tenant compte

r a d i c a l -OH de l e a u

- 63 -

On peut concevoir que lattaque du radical OH conduise agrave

chement de H- sur lhydroxyde du carbone t

H OH

Y CHOE I CKOH

I HCO^K iO

CK OH

1

H OH -C I CHOH I CHOH

HCO I

mdashCH I CJLOH

II

Le rearrangement du radical II aboutit apregraves rupture de la

C mdash C au composeacute III

H OH

-V CHOH

H C amp + 7 kcal

mdash-c

I CHOH i CHOH

CHjOH II CHCK III

te composeacute III peut ensuite eacutevoluer agraveampns deux voice digegravere1

H ^0

I

a - Hydrolyse de la liaison aceacutetalique

CHO

CHOH

__ CHOE CHOK

COM

CEO

CKOH

CE OH

IV

l

H OH C

_ II

v- 2 C bullbull=lt-

Laiiic - i et cr suite rOcej^aire dc

-ur ie carl-o-e c du r a d i c a l V c e t t e

j i t d i rec te-re c o i t ar i i t e r n eacute -

cc

c

CHC

ci-

ildeacutehyde r-aicrirje

rc conditions expeacuterimentales to de laldeacutehyde ralonique sont

i icr-eacutes i partir de lextreacutemiteacute aideacutehydique

Counure horolytiaus de la liaison acetaliccedilue

Le radical III pourrait aussi conduire apregraves coupure horcolytique

de la liaison C mdash 0 heacuteniaceacutetalique sercolable agrave celle postuleacutee en

rrilieu solide s la forme eacutenolique de laldeacutehyde nialonique

K 0)

l c I

CHC i I CHOK CKO

CKO

omdash-mdashOH

CE OH

III

8h kcal CH I CKOE

- 6J -

CHO CHO

I I bullCHOK laquo- CH

f 1 ltCHOli CKOH

XII XIII

lit-rai responsable de la formation ugrave partir de bullbullbull-

rLi al tccli ie I riucose de seulement 0 de laldeacutehyde- r-~

Or p e t er effet penser quen milieu liquide bullbull

r aux pi extrecircmes lhydrolyse est plus facile

la -jeupure horr-dy tique

biccussion

Le-iuml variations de la concentration en aldeacutehyde mala ni que ob^t rv----

en fonction de la dose dirradiation et de la concentration e -

bullcse sert compatibles avec tout node daction indirecte

Lee effets de xalcooi du bromure de potassium et du protoxy-i--

d --ote ronf irment i attaque initiale des radicaux OH

linfluence de loxygegravene est nulle et ce gaz nest pas impliqueacute

dans lexplication des rcecanisres

I] est difficile de comparer les rendements raaiulj tidies du glushy

cose du mannose et du galactose les pourcentages relatifs dej

formes or et 9 eacutetant diffeacuterents en solution dans leau

En milieu basique la stabilisation de la forme eacutenolique de lalshy

deacutehyde malonique peut expliquer le rocircle favorisant dune eacuteleacutevation

de pH

En conclusion les meacutecanismes proposeacutes ici sont assez diffeacuterents

de ceux deacutecrits par Scherz Nos reacutesultats expeacuterimentaux ont montreacute

en effet que dans les conditions dirradiation utiliseacutees (solution

dilueacutee pH eacuteleveacute) laldeacutehyde malonique provenait contrairement agrave

lhypothegravese de cet auteur principalement de lextreacutemiteacute aldeacutehydique

du glucose

- CC -

- Extrapolation aux polymegraveres supericirz (fipound- 2)

La comparaison des re demets Ju glucose du rraltose et du maltti-

trio^e net e eacutevidence le roio Au r^rb^nc i

Lorsc- roi -vi o-t xrri li ]eacute in la lai^oi pound lycos i il j e il ny

a plu s pe_- it i 11 teacute d at tu e r ar 1er r in aux Li je eau corrt-

il est oslieacute dans les meacutecanisme- deacutecrits r 1J- ha-it

Seul lej cyles A correspondant bull 1 ex i reacuterri teacute rcr reacute iuc t ri -e

chaicircre irrite cdiraieit i laldeacutehyde rralcri pjc (ne hydre lye

de la liaison jlycosidique serait neacutecessaire) Jre f ra bull tio Je r

dicaux CH Je leau part ici erai t r le y-le E C - d autr-s

reacuteactions et eraii or censeacute ueje LIA Li lisat le - ia [reduction

daldeacutehyde rraionisue -iui deacutecroicirctrait e fonctic de la lorQuer

la chaicircre

Jre extrapolation ugrave 1 any lose condi t ugrave admet tre vc leffet bull-bull

condaire serait donc neacutegligeable Ceci cat en accord avec les reacuteshy

sultats obtenus sur lamidon irradieacute agrave leacutetat solide pour lequel

les concentrations agravealdeacutehyde malonique r augmentent pas aux forshy

tes humiditeacutes contrairement agrave ce que lon pourrait attendre de

1effet secondaire

Dans 1isomaltose les carbones 4 des deux cycles sont libres et

rien nempecircche quapregraves hydrolyse ils participent tous deux agrave la

formation daldeacutehyde malonique cest ce quon observe en effet

expeacuterimentalement

67

fig- 23 - Irradiation du glucose et de ses polymegraveres en milieu liquide agrave diffeacuterents pH

1 - glucose

2 - maltose

5 - maltotriose-

oi^h^-uirifmdash

te rr--t lti J u b i

i _a JOI-bull i bullbull l-it-hyis rraiori _bull = oer est ajouta -J volume

A_-ide d thiobarbiturique 072 g

Acide trichloracitique 1 y g

1^0 QSP 100 ml agrave 20degC

Arregravef chauffage agrave 6CdegC pendant 60 irn le meacutelarge est refroidi et

lu densiteacute optique agrave j32 rn est lue agrave laide dun spectrophoto-

mttre Optica CFt R

EVAPORATION DE LALDEHYDE MALOKIQUE

Laldeacutehyde malorique est seacutepareacute ainsi que tous les produits de

radiolyse volatils par evaporation sous vide agrave ^ucircdegC et piegeage

agrave -TS6degC (fig 26)

La solution est preacutealablement acidifieacutee par 2 ml HCL

- 69 -

qgSTALLISAilOi DU COMPLEXE

Le- -urj IP-XC ATB-AM r eacute c i i t e c o u s ic r rce -le p a i l l e t t e s d eacute c

^J^-L uprucirc i a c i d i f i c a t i o n (HCL lt m l e t r e f r o i d i s s e r c e r t -ie

bull-iorr a r j e - j r c ^ I i e s t e n s u i t e f i l t r eacute s u r v e r r e f r i t t e H C t

JHtfCKATUuiiAiiilE

J bullbull 2- bull bull bullbullbull bull i Uo- a o i i U icirc L O _oro i c r e

bull i a v bullbullbull 1 bullbull c e- f i non a r t i bull J I O ^ s e n t eacute l i - i n eacute e s

icirc-e a v-- bull 1- i e u i a -bull= gt r J e deacute - a r t a t i c

c u i -bull--- lt iy irp l e x t- bdquo o n t a_L xiquCC-r ^ ic-

bullie taille aj ro rieacuteo aux quantiteacutes agrave purifier Un lavage gt

i iric I AT5 te lCA ei egttc-G et diverc produits de raJic

Le Oi ugte ~Lt ensuite -JluC par u ir-eacute lange ea - ampiumltce

mdash mdash Par compteurs type GEIGER KULLER les solutions ( C C bull=

iz eacutevarcreacutees agrave laide ciun eacute iradicircaeur sur des coupelle i -

niriurr Ces d e m i Ore dont introduites dans lappareil e bullbull

tauje ett automatique

Par scintillation liquide Apregraves oxydation dans un four agrave catiy

le C0 marqueacute est recueilli dans pound0 ml du meacutelange suivant (fir bull

Pour un litre

220 mi dalcool meacutethylique (solvant)

330 ml de pheacutenyl-eacutethyl-amine (fixateur de C0 S)

fOO ml de toluegravene (scintillateur primaire)

7 g de Butyl PBD (scintillateur secondaire)

pu ml deau (solvant)

Lactiviteacute est mesureacutee par scintillateur liquide

PREPARATION DALDEHYDE MALONIQUE POUR ETUDE EN LUMIERE UV

Laldeacutehyde malonique teacutemoin est preacutepareacute par hydrolyse acide du bis-

dimeacutethylaceacutetal du commerce (10 ml de solution molaire dacetal

2 ml HCl concentreacute chauffage agrave 30degC pendant 60 mn) (fig 24 - 25)

- 70

fig Zh - Influence de la concentration en acide sur lhydrolyse du bis-dimeacutethyl aceacutetal de laldeacutehyde malonique (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique agrave 267 ira)

- 71 -

fig- 25 - Influence du temps de chauffage agrave 600 sur la formation daldeacutehyde malonique par hydrolyse acide du bis-dimeacutethyl-aceacutetal (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique

267 ara)

ro c IUgrave-U -iu bull c a lt-T ur e^ ^Oucircte-bullbull-- bull - UL Zul i o bull bull bull

To IOiit agtregraves chauffage i^^C agrave I ocirctuve ^ojjj^^i i h e a r e r

ADUIIIC -ii- x-^r

t i l e e s t oifLCicircueacutee j ^ r

a) lyoLhplusmnlXLnzij bull icirc- ^ e l a ^ e tie icjij de ] lii-oae e t do KBr

t J -lplusmnlirO JX ougt2rcs

- 73 -

DIFFERENTES FORMES CRISTALLINES DE GLUCOSE

Glucose du commerce (Prolabo) anhydre ou monohydrate

Sirop de glucose eacutevaporeacute sous vide (20 mrr Hg 30degC) agrave laide dun

rotavapor Biiumlchi ou dans un dessicateur en preacutesence de P_Ofl

Glucose lyophiliseacute agrave laide dun appareil Sogev type Subii-i

CHROMATOGRAPHIES GLC

Preacuteparation des deacuteriveacutes trimeacutethylsiJyleacutes Le sucre J5 mg) est

dissous dans 1 ml de N N dimethyl formamide qui a our proprieacuteteacute

nous lavons veacuterifieacute de conserver la configuratio anomerique La

silylation est reacutealiseacutee par 1 ml de N 0- bis-tri-ieacutethyl-silyl-

trifluoro-aceacutetamide O de trimeacutethyl chlorosila _e) Le deacuteriveacute obshy

tenu est susceptible decirctre chrouatographieacute en aase gazeuse

Chromatographie La chromatographie est effectue sur colonne SE 30

(2 m 18 de pouce) par eacutelution isotherme (c onne 200degC injecteur

250degC deacutetecteur 250degC) agrave laide dun chrom ographe F 30 Ferkin

Elmer

pH DIRRADIATION

lgtc TgtH -cyous sont nxeacutes par des tampon phospnate 05 M et les

pH extrecircmes sont obtenus par addition e soude ou dacide chlorhyshy

drique -

NOTA Le pH varie tregraves peu (lt 1 pIT en cours dirradiation dans

ces conditions

Vide primaire Coton de virra

Azote

liquide

(-1B0raquo Ciuml-

f

riuml 11

sp

l i Soj-ution U C - Glucose _ -

Agitateur bullbullgnetiqua

MEGE I I PIEGE 2

fig-26 - Meacutethode dextraction sous pression reacuteduite des deacuteriveacutes volatils scheacutema de principe

- TJ -

agrave Mlaquoraquoi|tugtl control (-were)

D D

f i g 28 - Meacutethode doxydation des composes marqueacutes ( intertechnique S A I l l bullcheacutema de principe)

- 76 -

CONCLUSION

Au cours de ce travail nous avons vu que laldeacutehyae malonique

Dcuvait ecirctre formeacute directement par irradiation du glucose sec ou par

1intermeacutediaire des radicaux de leau lorsque cette derniegravere eacutetait

preacutesente

Les meacutecanismes reacuteactionnels que nous avons proposeacutes ne sont sans

doute pas la traduction exacte de la reacutealiteacute mais ont lavantage decirctre

en accord avec les reacutesultats expeacuterimentaux

Leffet direct conduit agrave une production daldeacutehyde malonique proshy

portionnelle agrave la dose indeacutependante du deacutebit de dose de la temshy

peacuterature dans un vaste domaine de la preacutesence doxygegravene et de

leacutetat cristallin du glucose En revanche la teneur en eau et la

forme anomeacuterique du glucose jouent un rocircle important Par marquage

isotopique on a pu montrer que les deux extreacutemiteacutes de la moleacutecule

du glucose participent agrave la formation de laldeacutehyde malonique

Lextrapolation aux polymegraveres lineacuteaires (maltose maltotriose) met

en eacutevidence lindeacutependance du rendement de radiolyse vis-agrave-vis de

la liaison a 1 - 4 et permet de penser quil tend vers celui du

6 I ^ u i i c ugraveo110 i camelo te

Leffet indirect est lieacute agrave laction des radicaux OH de leau Il

se manifeste lorsque le glucose est irradieacute agrave leacutetat suffisamment

hydrateacute ou en solution Dans ce dernier cas et en accord avec la

theacuteorie geacuteneacuterale la concentration daldeacutehyde malonique est indeacute-

peacuteiiugravecujLt de la concentration en glucose dans une large mesure et

ne varie pas proportionnellement agrave la dose Loxygegravene est sans inshy

fluence notable mais on observe une forte activation aux pH eacuteleshy

veacutes Lutilisation de 1 4 C a permis dattribuer agrave lextreacutemiteacute aldeacute-

hydique du glucose lorigine de la plus grande partie de laldeacutehyde

malonique La polymeacuterisation du glucose par liaison 01-4 entraicircne

une diminution du rendement radiolytique Ainsi leffet indirect seshy

rait neacutegligeable dans lamylose

- 77 -

Il serait inteacuteressant pour continuer ce travail dextrapoler DX

polymegraveres plus eacuteleveacutes en utilisant divers polyholosides obtenu t ajregrave

hydrolyse meacutenageacutee de lamidon par chromatographie sur biogel jampr

exemple

Quoiquil en soit on a pu mettre en eacutevidence agrave propos de la forshy

mation daldeacutehyde malonique des diffeacuterences de comportement di rlucjo

vis-agrave-vis du rayonnement ionisant selon ou il est libre ou irccrrcr-icirc-

dans une chaicircne glycosidique Ceci incline agrave la prudence danc 1-JZ-J~

polation au polymegravere des reacutesultats trouveacutes sur un monomegravere

- 78 -

ANNEXE

Nous rappelons ici les uniteacutes utiliseacutees en radioactiviteacute et

nous indiquons leurs eacutequivalents biologiques geacuteneacuteralement fondeacutes

sur les effets que produisent les radiations ionisantes dans lorshy

ganisme

On trouvera les mesures pratiques fort bien deacutecrites dans la

thegravese de Monsieur Jean MORRE deacutejagrave citeacute

- 79 -

UNITE DACTIVITE

Le curie (Ci) Le curie caracteacuterise la source eacutemettrice

La masse de radioeacuteleacutement pour une activiteacute de 1 curie est tregraves

variable

mdash 3 tonnes duraniur 3S

mdash 09 rg de cobalt 60

mdash ^3 microgrammes dor 198-

Ceacutetait dabord lactiviteacute de 1 gramme de radium- Officiellement

cest la quantiteacute de tout radioeacuteleacutement dans lequel le nombre de

deacutesinteacutegrations est de

37 x 1 0 1 0 par seconde

Lactiviteacute massique ou speacutecifique est lactiviteacute par uniteacute de

masse dune substance consideacutereacutee Elle sexprime en curiegramme

ou en ses sous-multiples

UKITE DEXPOSITION OU DE DOSE EMISE

Le roentgen (R) Il caracteacuterise un faisceau de rayons X par ionisation

provoqueacutee dans 1air

On mesure ici la charge eacutelectrique transporteacutee

1 R = 2083 x 10 9 paires dions par croa dair

1 R = 16 x 101 paires dions pa granirc d air

1 R = t Ues cm3 dair = 770 Ues gramme dair

1 R = 677 r 10 e MeVcm3 dair standard

1 R = 0838 rad

1 R = 524 x 10 7 MeVg d a i r = 52 x 1 0 1 3 eVg d a i r

1 R = 0107 ergcm 3 d a i r = 869 e rg g d a i r

1 R = 93 e r g g d eau ou de t i s s u s v i v a n t s

- 80 -

UNITE DE DOSE ABSORBEE

Le rad Internatic nalement 09^3) raquo c est luniteacute de dose absorbeacutee-

Elle est fonction des caracteacuteristiques du champ de radiation o~

point consideacutereacute et de la composition eacuteleacutementaire do la natiegraverishy

en ce point

Elle est eacutegale agrave une eacutenergie diviseacutee r-ar une ira se

Indeacutependamment du temps passeacute agrave ceacuteder leacutenergie

1 rad = 100 t g de matiegravere quelconque irradieacutee

s 01 joule par kilogramme

La valeur du rad est sensiblement eacutegale agrave leacutenergie libss-bull- bull_--

de leau (ou des tissus mous irradieacutes) par an faisceau io r-yz X

tel que lexposition soit de roentgen

On peut se servir du rad avec des rayons X gamma neutre bull-bull-

trons protons

Remarques A une exposition de 1 roentgen correspond ure dose

absoijeacutee de

mdash 0869 rad dans lair

mdash 09S rad dans les tissus mous

mdash 08 agrave 097 rad dans leau pour des rayonnement

deacutenergie comprise entre 10 keV et 3 HeV

Si une chambre dionisation a donneacute pour des photons deacutenergie

infeacuterieure agrave 3 WeV agrave un certain endroit dans lair une exshy

position de 1 roentgen le corps humain agrave la mecircrce place receshy

vrait 096 rad

ME5DRES BIOLOGIQUES

Le LET (Linear Energy Transfert) 1 keVmicron deacutecrit leacutenergie

deacutepenseacutee drns les tissus en fonction de la longueur du parcours

LEBR (Efficaciteacute Biologique Relative) = I rayon X de 250 keV

dionisation speacutecifique de 100 paires dions par micron deau ou

de tissue Cest une ionisation speacutecifique-

- 81 -

Le REM (Radiological Equivalent Man) = effet biologique ducirc agrave

labsorption de 1 roentgen de rayons X ou gamma

Un rem = 1 rad X EBR

= EBR e rSEcirc d e tissus

Mesure indispensable agrave leacutetude de certains paramegravetres telles la

radiosensibiliteacute cer luniteacute pratique utiliseacutee pour les vashy

leurs de radiorrotec t _-i

Si lon connaicirct la dose absorbeacutee on peut passer acirc la notion

deacutequivalent de ucirczr2 en pondeacuterant la valeur trouveacutee par un facteur

exprimant le risque relatif correspondant agrave la qualiteacute du rayonshy

nement

Cest le facteur de qualiteacute FQ relieacute agrave la densiteacute des pheacutenomegravenes

eacuteleacutementaires dionisation et dexcitation au voisinage du parcours

de la particule chargeacutee

REM = RAD X FQ

Le rem correspond au risque encouru par un organisme huma_n ayant

reccedilu une dose de 1 rad de rayons X ou gamma

PRINCIPALES VALEURS DE FQ

Rayonnements FQ

X gamma 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale gt 003 HeV 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale lt 003 MeV 17

Neutrons thermiques 3

Particules infinies naturelles protons de faible eacutenergie neutrons rapides 20

Noyaux lourds de recul fragment de fission 20

Une personne soumise pendant un an agrave un flux de neutrons thermishy

ques de 700 Ncm asec recevrait un eacutequivalent de dose de 5 rem

laquelle est la dose annuelle maximale admissible fixeacutee pour la

cateacutegorie de travailleurs dits directement affecteacutes agrave des trashy

vaux sous rayonnements

- 82 -

Le rem est leffet biologique de 12 g de radi-m 226 agrave un megravetre

pour les tissus exposeacutes pendant une heure

Outre la quantiteacute deacutenergie ceacutedeacutee agrave la matiegravere irradieacutee il faut

tenir compte aussi du temps neacutecessaire pour deacutelivrer cette eacutenershy

gie

Une mecircme dose provoque des effets moins graves si elle est eacutetaleacutee

dans le temps Si le temps est suffisamment long une dose mecircme

importante narrive jamais agrave provoquer des effets dits seuils

Les normes de seacutecuriteacute (ou) doses maximales admissibles sont resshy

pecteacutees si lon calcule agrave lavance le temps de travail maximal

en preacutesence du rayonnement

En prenant lheure comme uniteacute de temps on aura

mdash deacutebit dexposition = en Rh

mdash deacutebit de dose absorbeacutee = en radh

mdash deacutebit deacutequivalent de dose = en remh

EFFETS SUR LORGANISME DEFINITIONS DES LOUES

Dose Maximum Admissible cest la dose totale de radiation reccedilue par

un individu et jugeacutee incapable de causer des troubles appreacuteciables

au cours de lexistence Elle varie sil sagit de la seacutecuriteacute inshy

dividuelle dune petite ou dune large fraction de la population

Concentration Maximum Admissible Elle repreacutesente la concentration de

chaque radioeacuteleacutement dans leau et dans lair qui apregraves obtention

dun eacutetat deacutequilibre dans le corps de lindividu qui la ingeacutereacutee

ne donne pas une irradiation corporelle totale deacutepassant une vashy

leur de 03 rem par semaine dans lorgane critique (organe le plus

sensible agrave ce radioeacuteleacutement)

- 83 -

Officiellement la CMA dun radionucleide est lactiviteacute volumique

de ce radionucleide dans lair inhaleacute c dans leau de boisson

qui pour une inhalation ou une ingr -ion exclusive et continue

entraicircne leacutequivalent de dose maxi al admissible au niveau de

lorgane critique lorsque leacutequilibre est atteint ou apregraves cinshy

quante ans dans le cas de radioeacuteleacutements agrave peacuteriode effective longue

Leacutequivalent de dose est deacutefini pour les besoins de la protection

Cest le produit de la dose absorbeacutee par le facteur de qualiteacute

le facteur de distribution de dose et dautres facteurs adeacutequats

bull C H mdash C H -I I

UN Off

- C - C H -I I

OHOH

H C - C H - C H mdash C H -I I I I OHOH OH OH

CHmdashCH-CHmdashCHmdash i I I I bull OH OH OH OH

bullCHmdashCHmdashCHmdash OH- CHmdashCHmdashCHmdashCII- CHmdashCH=CHmdash 0 - + 1

bullC-

1 1 raquo II 1 1 II OH OH 0 O- OH O

Meacutecanisme proposeacute par H SCHERZ

iIV3~SITS LE E2CIT t 3 C C r i l

HT ESS SCIZICSS

U K - A S 3 E L L 3 H I

- bull bull -23 _ _ D E _ _ 3 A _ -icirc_sos

agrave 5- ^ ~ VF

Le Vico-yreacutesident de lUniversiteacute

Universiteacute de Droit dEacuteconomie et des Sciences

A I X - M A R S E I L L E III H - DUSSARDIc2

FACULTEacute des SCIENCES et TECHNIQUES 1raquo SAINT-JEROME Rue Henri Poincar 13397 MARSEILLE CEOEX 4

81raquo -

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Imprimeacute par le Bureau de Documentation

CENCADARACi1E

Page 12: ETUDE DE LA FORMATION DE L'ALDEHYDE MALONIQUE AU COURS DE

- 9 -

LAT^b se p reacutesen te sous t r o i s formes tautomegravercs

O OH

HsL --OH

O HjJ-^X-H

Selon Percheron [raquoQ] laldeacutehyde malonique reacuteagit sous sa forme eacuteno-

lique CHO - CH = CHOH pour conduire au composeacute suivant L ^ ]

9 ^ N-^CH CH CH^S

En revanche Mesnard et Devaux [2] proposent une aut^p formule

CHOH QH ^H OH

HSW k sK Js H ^O^ ^ O

Nous ne nous sommes pas attacheacute agrave deacuteterminer la structure exacte du

complexe mais nous avons veacuterifie quil se formait effectivement que

lon utilise laldeacutehyde malonique du commerce laquou bien laldeacutehyde ma-

lonique de deacutegradation du glucose- Par ailleurs on a montreacute que deux

moleacutecules dATB reacuteagissaient avec une moleacutecule daldeacutehyde malonique

ce que nous avons veacuterifieacute par gravimeacutetrie

Le produit de la reacuteaction est un pigment rouge speacutecifique son

spectre visible nous lavons dit preacutesente un maximum dabsorption

optique agrave 532 nra ainsi quun eacutepaulement agrave h$Q nm Dans les conditions

utiliseacutees la reacuteaction est complegravete avec 2 ml de reacuteactif (fig- 3)i

apregraves 30 minutes de chauffage agrave 60degC Elle nest pas ou peu perturshy

beacutee par la preacutesence de glucose en concentration molaire (fig 4) La

densiteacute optique agrave 532 nm est proportionnelle agrave la concentration inishy

tiale daldeacutehyde malonique

Dans une solution inconnue la teneur est mesureacutee par comparaishy

son avec une courbe de reacutefeacuterence (fig 5)bull

fig 5 - Influence du volume de reacuteactif (ml) neacutecessaire pour doser 2 ml dune solution 10 - s daldeacutehyde raalonique Volume total constant (h ml)

laquoM CO m

o ci

1

s

1

s

30 60 Temps de reaction mn

fig4 - Influence du temps de chauffage agrave 60C sur la reacuteaction Aldeacutehyde malonique - acide tbiobarbiturique

bull en labsence de glucose bull en preacutesence de glucose (molaire)

fig 5 ~ Variations de la densiteacute optique agrave 532 nm en fonctiua de la concenshytration initiale en aldeacutehyde malonique

- 13 -

Le coefficient dextinction moleacuteculaire e agrave 5J2 nm est tregraves

eacuteleveacute (56 10amp m - 1 cm - 1) Lee quantiteacutes mesureacutees pourront ecirctre tregraves

faibles ce qui est dailleurs le cas dans le glucose iiradieacute (de

lordre du Mgg)

IV - ISOLEMENT ET PURIFICATION DU COMPLEXE

En raison des tregraves faibles quantiteacutes daldeacutehyde malonique preacuteshy

sentes dans le glucose irradieacute cette eacutetape dans notre travail a deshy

mandeacute une mise au point particuliegravere

Laldeacutehyde malonique est seacutepareacute par evaporation sous pression

reacuteduite puis condenseacute dans un piegravege agrave azote liquide Le complexe est

ensuite formeacute par action de 1A1B et est purifieacute soit par cristallishy

sation soit par chromatographic sur colonne de cellulose Les technishy

ques opeacuteratoires sont deacutecrites dans le dernier chapitre

V - INDICATEURS NUCLEAIRES

Leacutetudedu meacutecanisme de radiolyse a eacuteteacute effectueacutee en utilisant

lisotope l 4 C introduit seacutelectivement en position 1 ou en position 6

La fraction de moleacutecule ainsi singulariseacutee peut ecirctre mise en eacutevidence

dans laldeacutehyde malonique purifieacute On pourra suivre ainsi le devenir

des atomes de carbone du glucose

Le glucose 1C 1 est preacutepareacute au laboratoire des radioeacuteleacutements par

action du cyanure de sodium Na - 1 4C s N sur le D arabinose le glucose 1 4 C 6 est obtenu agrave partir de cyanure de potassium K - 1 4 C = N sur lal-

do 5 0 (1-2) isopropylidegravene D xylofuranose

Le l e est eacutemetteur de rayons P peu

eacutenergeacutetiques facilement ralentis par

la matiegravere

Deux techniques de comptage ont eacuteteacute

utiliseacutees

le fortes activiteacute-

ou ctto-iej ave bull le (

-i fi o de lcrdre de --ra ltbullbull bull bull

bull c irraiieacute o y-lu t io let- CciarM )

le L- a l rriir en eacuteteacute neu1 bull

La --J bull bullltbull bull deacute te Leur ct aicr^

de ratire la r-j en-- iu i- bullbull te-jr rest pi s rroorcrro 0

la _aiteacute deacutercjeacutee (fi lt-bull)bull -cue avorc utiliseacute acirciis ce c a le

courtage or ucintiiiatio liquide Ici leacutererrie de radiatic-r S

r es t ccedilaj eacuteiTise dans 1 eipa-e v - rs L r de lecteur mais trans f eacute r-icirce

ar ienisatic - un olvait jcintillaieur rinaire qui retourne ~lt

leacutetat forianental er eacutenettat uu -uartur de iurriegravere ex-itart agrave

i tour un solvant scintillateur secondaire Les rnotons ue proshy

duit ce dernier en revenant agrave son eacutetat fondamental arrachent des

eacutelectrons agrave une rhotocathode creacuteant une impulsion electric- qui

est ensuite amplifieacutee- La r_reseree ugrave un corps absorbant une- grande

partie des photons lumineux se traduit par une diminution consideacuteshy

rable du rendement de comptage (fig ) Cest le cas du complexe

de laldeacutehyde naloniaue avec lATB Afin de supprimer cet effet de

quenching on brucircle les eacutechantillons radioactifs dans un four

sous courant doxygegravene Le gas carbonique 1 4 C 0 _ raquo=t piege ^laquor xa

rheacuteyiuml^i5thylaiAcircne et le carbamate incolore ainsi formeacute peut ecirctre

traiteacute directement en scintillation liquide

4 C Les activiteacutes speacutecifiques As = sont exprimeacutees

4 C + l S C i a C dans l e s deux types d expeacuter iences en nombre d impuls ions par mole e t

par dix minutes-

fig 6 Influence de le quantiteacute duiiumle solution 10 M daldeacutehyde malonique eacutevaporeacutee sur le rendement de comptage dun appareil GM

- 16 -

o 05 rng de matiegravere froide ajouteacutee

fig 7 - Diminution du rendement de deacutetection en scintillation liquida en fonction de la quantiteacute de complexe color non radioactif ajouteacute agrave la solution

Mais le fait dintroduire un marqueur radioactif dans u

-icircgt- L-icirct-gtTo ire radiolyse interne qui sajoute agrave celle rov

irradie tiu Ceci rous aregravere donc agrave faire une correction ^ bull

ltbull a- ti vite eacuterif i-e cor res oidart agrave la seule irradiation cz

NY-u a bullbullbullbull- ai srd Tx-ur i aldeacutehyde calonique provenant de la

Jicije u- ~amp-re ex teacute rieure - loue avorr ensuite mesureacute laldocirc

-rirjo total la difference CJS done laldeacutehyde produit ar

j- o cxti-rrc- ojle Cclt activiteacutes sccedileacutecifi--es sont rarpcrtO--

a- k-l-o J e deacute art

I _ MISS EN EVIDENTE DE LALDEHYDE KAgraveLC-IQUE DAiiS LE bullbulliLIXOSE

IRRADIE DEFIITIC- DEQ SSLX EFFETS DE RAiI0LIuml3E

_e Rf de rci^raticn Jr euii iideg do jiiico doc ^om lox^j OL tbull-

bullbull partir du glucose irradieacute ot ie laldeacutehyde maloi ue teme-i ot

E cur re de rar sa forme eacuteioiiie laldeacutehyde raicirc oriie ab~

crce e lumiegravere violette [5^]- Le r ax i mur d abc or tier 01 milieu bashy

sique e iue = 2c m ( roeiTirieri d exi tion moleacuteculaire

27 0 ~ cm - 1 j et agrave 2HH r~ cr mille aide Le spectre Itruviclet

du glucose bullrrayieacute preacutesente les mecircmes caracteacuteristiques (fig- 9) raquo alors

que le glucose teacutemoin nabsorbe pas dans cette reacutegion

Ces reacutesultats montrent ue laldeacutehyde rralcniqije cet iriicc-ta-

blemert preacutesent dans le glucose irradieacute Pour les eacutetudes quantitatives

nous avons utiliseacute la mesure de labsorption agrave 532 nn du complexe ATB

meacutethode simple et reproductible

Les reacuteactions de radiolyse peuvent ecirctre initieacutees de deux faccedilons

Soit directement par distribution de 1 pijic agrave la moleacutecule elie-

i-ecircme (cest leffet direct encore appeleacute primaire) soit indirectement

par la formation agrave partir de leau de radicaux hautement reacuteactifs qui

agissent ensuite sur la moleacutecule de soluteacute (cest leffet indirect enshy

core appeleacute secondaire) La teneur en eau de lamidon industriel eacutetant

relativement eacuteleve (13 ) les deux effets doivent se superposer au

cours de lirradiation f est la raison pour laquelle nous avons eacutetushy

dieacute le meacutecanisme de formation de laldeacutehyde malonique dans le glucose

irradieacute sec ou en solution

100

30

60

40

20

i i | i i i I | i i

50

I II I I

i H laquo

150 2 0 0

i l

250 3 0 0

fig 8 Spectre de masse du complexe aldeacutehyde alouiquo icide Uiioharbitiri

Speotromegravetre ugravee masse L KB 9 000 Ocirc entreacutee direct T^ - - -itO0

ig 9 - Spectre UV du glucose irradieacute 1 - traceacute en milieu acide 2 - traceacute en milieu basique

KIVLfc JE I tKFE PfclKAcirclki

I --bull i-re C gt 0 e rroies dald--hy ie ^

(-IiiCoucirc ltt jar ireacuteccedilarad

Influence de la nature du Kaz

Le rerderent radiolytique en aldeacutehyde ra

ugraveart de la nature de latmosphegravere dans 1

glucose en cours d i rradiat ion En part i

doxygegravene n est pas neacutecessaire agrave la reacuteac

- Influence de la tempeacuterature

On nobserve pas de variations dimportance ro

tempeacuterature dirradiation dans le domaine 0degC

vancicircie au-dessous de 0degC la teneur en aldeacutehyt

plus faible comme elle lest dailleurs pour

tie des produits de radiolyse de lamidon Il bull

dans ces conditions les radicaux libres former

moleacutecule de glucose se recombinent rapidement

glucose rad -raquo-B + H recombinaiscn

T 2 50 750 125 0 Dose krad

fig 10 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde raaloiique

y^- Premiegravere seacuterie de mesures bull Deuxiegraveme seacuterie de mesures

Apregraves irradiation le glucose est dissous en concentration molaire dans de leau distilleacutee

Temp uc +00

fifjll - Influence de la tempeacuterature d malonique radioformee

bullPremiere sirie de mesures bullDeuxiegraveme ceacuterie de mesures

irradiation sur la quantiteacute daldeacutehyde

i COC L- vla _ i W

bull-bull gt - - - U - U L i bull lt

bull bull bull - bull bull _ bull bull bull c r i o y -

-aitre iuml a u t a i t i l - i inu c r t a r t e

bull- v o v - i i r- - bull - -OJ-

L ara y x gte c bull re 3i t

i V----- r e Lrv- ij a bull_bullbull-

= -irT i v ie laquoa t i t v bull- -iv J pound -bull JCI1 e r a d i o f c r r v 5 - en

_ e t (bull - r pound oa - - - o- bullbull -o i or a r n b l e e = e e l --c

a - i i ^ ] - ampl -poundbullbulllaquo OLVOL rof i - t -o r a u c-noJIcirc t i o r J e deix

bull aa- - - t - c -

- -1 bull -e - e bull r eacute cdV-rac a j x j u M e Jiuniiii tC- a t t r i -

iil v agrave bullbull t a b i i ^oi-e t i e ia i - v hyror--i- e t re I C J h y d r o -

1 bull- i-j co u t -ox Je e a u CC-J l i a i s o n s r - e r n e t t r a i e n t

AIU j a r t l e t r a f e - t ci eacute no r e i t le 3 i r o l e ^ u i e s a c t i v eacute e s agrave l e a u

t_ r icirc amp i t r e j a r t une p a r t i e de l eacute r e r r i e r e ccedil u e s e r a i t a b n o r b eacute e

r l u ^ r r Jr tur ir

ltt r a n s f e r t agrave l e a u

r a d i o l y s e

rjj-t bullbull_bull agrave e s l i a i s o n s h y d r o g egrave n e

I ig12 - Influence de deux mois de conservation de glucose irradieacute sur le spectre en lumiegravere visibleapregraves reacuteaction avec lATB 1 - Tempeacuterature de conservation + 30degC 2 - Tempeacuterature de conservation 0degC 3 - Tempeacuterature de conservation - 40degC

DO

53

2

f

05 laquo

03- ^y

01-

1 10

1 3 0

H u m i d i t eacute (

fig-13 ~ Influence de lhumiditeacute du glucose sur la quantiteacute daldeacutehyde maIonique radioformeacutee

- 27 -

Les radicaux de leau pourraient eacutegalement particix-er agrave leffet

protecteur en donnant par recombinaison le glucose de deacutepart ou

on modifiant 1 eacutevolution des radicaux mis en jeu laquoans la formashy

tion de laldeacutehyde- Cot aspect sera eacutetudieacute ulteacuterieurement avec

le rocircle des OH-

mdash U effet activateur preacutepondeacuterant aux teneurs en eau eacuteleveacuteer

correspondant agrave ce que lon deacutesigne par effet secondaire et at-

trifcuable aux radicaux de leau hautement reacuteactifs

radiation V glucose raquobull aldeacutehyde nalonique + autres produits de radiolyse

[radicaux intermeacutediairesmdashaldeacutehyde malonique + autres produits de radiolyse

f - Influence des piegraveges agrave radicaux libres

Laddition de K Br supprime les radicaux OH de leau formeacutes en

cours dirradiation La teneur en aldeacutehyde malonique est alors

constante pour des teneurs en eau comprises entre 0 et 75

g - Influence de la structure cristalline du glucose

La structure cristalline du glucose irradieacute contrairement agrave ce

qui a eacuteteacute observeacute avec laciditeacute radioformeacutee Q53]ina pas dinflushy

ence sur la quantiteacute daldeacutehyde obtenue On peut penser que les

diffeacuterences observeacutees entre les formes anomecircres du glucose ou eacuteii-

tre les divers sucres isomegraveres lorsquon effectue les irradiations

agrave leacutetat solide sont effectivement dues agrave la steacutereacuteochimie relative

des groupements hydroxyle

h - Influence de la configuration anomeacuterique du glucose (fig 14-)

A leacutetat solide le glucose 3 conduit agrave un rendement radiolytique

16 fois supeacuterieur agrave celui du glucose commercial qui est constitueacute

principalement de forme a comme nous lavons veacuterifieacute par chromatoshy

graphic en phase gazeuse des deacuteriveacutes trimeacutetfaylsilyleacutes

532 Longueur donde nm

^ i n uo-nerl re ri- o - r u ie arit-- -i a iagraveocirchyie na loni rv i i iofcrraeacute

t i^coo 0

^

CH2OH

tfUgrave Cs-^mdasho

r ~- L CHOH

HO^C 3 amp H OH

D-G111CQSE

CHOH CH2OH

anomfere (3 bull X _4Bnm_ere o-

Mar Liair-2 isotopiques

Cec cxjl-rierces nous ont conduit agrave travailler dans des corciii-

ii re ot pas rigoureusement anhydres puisque les composeacutes -

-- - o-i livreacutee er solution aqueuse Mais avec 10 dhuiriditv

-i ours lapparence physique dune poudre et la figjre S bull

ratre ue le rocircle de ces 10 est faible sur les proportion

jeacutehyde malonique radioformeacute

le coiution de glucose marqueacute (Cj ou C s ) est incorporeacutee de fa-

] lus homogegravene possible agrave du glucose froid anhydre la teneur

eau finale est de 10 le meacutelange est ensuite irradieacute agrave 0 Er-

Apregraves dissolution distillation sous vide et purification par v-

tnatographie du complexe avec lATB les concentrations en aldeacutehv

ma]onique sont mesureacutees en moleslitre par colorimeacutetrie (D0- gt

du complexe ATB) en se reacutefeacuterant agrave une courbe eacutetalon les activit

deacutetermineacutees par scintillation sont exprimeacutees en coups par 10 m

al de solution Capregraves deacuteduction du bruit de fond)

- 30 -

[As (malon)l As (glu) J A

nb coups Lactiviteacute speacutecifique As Crnalon) = des eacutechantillons

nb de moles est pratiquement constante au cours des trois derniegraveres opeacuterations

le complexe eit donc suffisamment purifieacute-

Or deacutetermine eacutegalement lactiviteacute speacutecifique As (gluj du glucose A devrait repreacutesenter la fraction dal-

JA deacutehyde malonique provenant de lextreacutemiteacute du glucose marqueacute (1 ou 6)

Cependant nous lavons vu le glucose est le siegravege dune radiolyse

i terne par les particules de lisotope radioactif- De laldeacutehyde

malonique marqueacute est susceptible decirctre produit en quantiteacutes daushy

tant plus importantes que le stockage avant irradiation a eacuteteacute plus

long Il ne perturbe pas de faccedilon appreacuteciable la densiteacute optique

agrave 532 n-m- (le glucose marqueacute est en quantiteacute neacutegligeable) mais

augmente lactiviteacute et par suite lactiviteacute speacutecifique

Afin de calculer le terme correctif du glucose marqueacute est ajouteacute

agrave du glucose froid deacutejagrave irradieacute dans les mecircmes proportions et les

mecircmes conditions que preacuteceacutedemment Laldeacutehyde malonique radioforme

non marqueacute est utiliseacute ici comme entraicircneur et on mesure lactishy

viteacute speacutecifique du complexe purifieacute que lon rapporte toujours agrave

celle du glucose pour tenir compte des fluctuations de marquage

|As (malon)|

[ AE (glu) J = B B

bull Cest en fait la diffeacuterence A - B qui repreacutesente la fraction dalshy

deacutehyde malonique formeacute par irradiation provenant de lextreacutemiteacute

eacutetudieacutee de la moleacutecule de glucose

Les reacutesultats sont rapporteacutes dans les tableaux 1 et 2

On peut en conclure que lorsque le glucose est irradieacute agrave 3 eacutetat soshy

lide agrave la teneur en eau de TO semblable agrave celle de lamidon inshy

dustriel 23 de laldeacutehyde malonique sont issus de lextreacutemiteacute alshy

coolique et 13 de lextreacutemiteacute aldeacutehydique- Aux erreurs dexpeacuteshy

rience pregraves la somme des fractions corrigeacutees est eacutegale agrave 1

Tableau ndeg 1

Glucose J C B

Teacutemoi El rradieacute

Chrolaquoatograpnie Ndeg 1 2 3 i 5 1 P 3 k 5

Concentration de leacuteluat 365 k8 bulla 237 86 155 6 81 15 x 10 mml

1er comptage corrigeacute 597 596 5gt2 258 31it 5668 2336 3152 4950 coups10 m

2egraveme comptage corrigeacute 599 ^95 53 223 30H 5658 2259 2758 52t3 coups10 mn

Activiteacute speacutecifique 1 16 12ltt 12 111 362 365 389 389 328 x 10- coupe10 mnm

Activiteacute speacutecifique 2 161 103 12 9ltt 350 365 376 3raquo0 ii 9 x 1C- coups10 mnm

Rendement total 60 33 7 E 53 20 10 E

IV ne ugravet J ^rrcc lion

ionibrc do ^oupjiO mn tour 0 rj iicoce Jo deacutepart

A c t i v i t eacute opocircciiiiue on coupunio Lev 0 ru du ^lucoiio -k iucircparl -

A c t i v i t eacute speacutec i f ique moyenne do 1 a Lileacutehy malonique p u r i f i eacute (coupanolc 10 mu) raquo t o 9

Propor t ion As mal or

AJ g l u

l-ro

Ai rrjaJu

riv

Giucoije i-C

I r r a d i eacute

Chromatographie Ndeg 1 1

2 3 lt

Concentration de leluatl 118 95 91 pound60 IS1- 1 Iuml 50 bull

1er comptage corrigeacute

2vvfi -yr-iit--

ActiviU- C- i fi

Rendement l rtaj

Terme de correction - V7fclt-

Nombre de coups10 mn pour 01 ce de gluc ose de deacutepart 9 600

Activiteacute speacutecifique en coupsmole10 mn du glucose de deacutepart 21109

Activiteacute speacutecifique moyenne de laldeacutehyde malonique purifieacute Ccoupsmolo10 mn) 45109

As malon Proportion mdash raquo 214 As glu

Proportion corrigeacutee

As maloni As malon] glu I As glu

lt 000

gt010 9

16 9 10 9

- 25 -

La moleacutecule daldeacutehyde malonique contient donc toujours soit le

bullarbone 1 du glucose (dans 12 des cas) soit le carbone 6 (dans

icirc de cac) ce qui exclut leacuteventualiteacute de formation agrave partir

de atomes t3 ou ^^5 dailleurs peu probable car elle neacuteshy

cessite deux ruptures de la chaicircne carboneacutee

- Propositions de meacutecanismes

Leacutenergie de la radiation va entre autre exciter la moieacutecylo w

TUagrave la rupture- La reacuteaction corrneicera par la scission de Is Iilaquo

son la plus faible Nous discuterons plus loin les facteurs cor c

rationnels qui peuvent orienter cette coupure initiale On peut

proposer deux meacutecanismesi compte tenu de la double origine de la

deacutehyde nalonique

a - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute alcoolique

La rupture initiale de la liaison heacutemiumlaceacutetalique peut ecirctre e

visageacutee comme une scission conseacutecutive au deacutepart dun radin

H du carbone 1 cette eacutetape endothermique neacutecessite enviroi

92 kcal

H OH 0 OK

c bull c

a (CH0H)3 (CH0H)3

S s c i s s i o n

0 CH MJrad bull CH

CH OH CH 2 OH

I glucose II

La rupture de la liaison C 3 - C 4 (83 kcal) et le deacutepart dun H

du carbone 6 (99 kcal) neacutecessaires agrave la formation de laldeacutehyde

malonique peuvent ecirctre suivis de leacutetablissement dune double

liaison C=C (-egraveh kcal) Un des radicaux (III) obtenus est un

glycol allylique On pourra consideacuterer un radical comme une

espegravece deacuteficiente en eacutelectron donc stabiliseacutee par loxygegravene-

0

copy

1 a iiflicircryde inaj -ije

bull bullbullgt i i^ i torrvid iuiro ( I I ) cnbi- ecirc t r e conf i r

ijfe e ocircviucircoicirc-cc- au la iuml ia ra to i ri- _ igt5] i a c ide 5

iquucirc (VI)

- 3 -

O CH

C

(CHOH)

I H r ~ CH

I Ciyii

I I

0

b - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute aldeacutehyacirci^-jg

Le deacutepart dur hydroxyle OK neacutecessite jie eacutere celle de la rupture de la liaison C mdash O heacuteria

Lattaque en C a est susceptible de conduire agrave selon le processus suivant compeacutetitif du preacute^

H 0--

-C

H C ^ OH

(CHOH)

I CH

ad

O CHjOl c_oi

I VII

- amp -

Apres coupure C3 mdash C4 et reacutearrai pounderrciit (^ kcaiuml )

H OH ii

iC mdash OS

CKOE

0 Ci

CiiOK

VII

Ciijugrave

VIII

i-aldeacutehyde iralcnirje cet obiom r ar hyagraveroiv^c -io bullbull

du dosage en milieu acide

- mdash c

CHO

0-0-

CHO f

r-CKO

aldeacutehyde malonique

Remarque On peut envisager aussi daboutir agrave la forme eacutenolique de

lacetal daldeacutehyde malonique cependant leacutenergie neacutecesshy

saire est supeacuterieure (19 kcal)

- 39 -

H 0

i C

| 1 HC

J -CHOH

CHOIi

1

CH

CB^OH

Examinons agrave preacutesent comment ce5 icirc pothegraveses saccordent avt-j It-J

variations observeacutees de rendemen radidytique en fonction des

conditions dirradiation et des aracteacuteristiques du glucose

mdash La preacutesence doxygegravene nest y -bull neacutecessaire pour lexplicatio

des deux meacutecanismes elle nu pas non plus dinfluence sur la

quantiteacute daldeacutehyde malonique ruiioformeacutee-

mdash La constance du rendement radiolytique en fonction du deacutebit de

dose deacutecoule de lobservation preacuteceacutedente les pheacutenomegravenes de

diffusion gazeuse (0= par exemple) nintervenant pas

mdash Il est difficile de relier les variations en fonction de la temshy

peacuterature dirradiation aux hypothegraveses eacutenonceacutees Si certaines

eacutetapes sont endothermiques dautres produisent de leacutenergie et

le bilan global doit ecirctre sensiblement nul puisque la concentrashy

tion daldeacutehyde malonique reste la mecircme entre O^C et 8odegC Or

les meacutecanismes a et b sont endothermiques Il na pas eacuteteacute tenu

compte des eacutenergies de reacutesonance qui peuvent stabiliser certains

radicaux (allylique en particulier) ni du facteur entropique

De plus le couplage avec dautres reacuteactions se faisant sur laushy

tre moitieacute de la moleacutecule est susceptible dapporter une partie

de leacutenergie neacutecessaire

bull b orvi- or 1er f a ib l e s irvv iri

rrv c i a eXfo i i Un-- i

bull bull i i i la x uvvc ceux AcircQ l - a H

j-t J iecirc^oxygl jTOise ai iJe kl ucircri bull

bull_bull bull-bull riri e reacutejerlto i t rbr

gtil - c K ^ e r t j cur ie tcie- er

et t ai a i J i t io ie c ^e bullbull t cera

c- F L( raquogtpound-huxi-- raquo j bull -e ieiJ ^orif or-

i -rtiiej ont r eacute a c t i v e s avi-c Loorr

iil io ia-icirc lec o rb i t a l e Libres de^

a^ u c t raiwar t ir a r a l l egrave l u a avec la

i L bull - o^c r--^le alt f l u^e ^ouc-

i- bull-bull - bull riabullbull- f ac i l i t e - d ouve r tu re

i-- a r j bull i bull s i o n acircani - anonegravere B uc

-ic- ccriit e offot i jr rcr-ierrert

fii- -ltbull - ircrta

g bullltx

v

0 0 n

R

lti o ^ v ~rv

0 0 B

I

A C F sont reacuteactives B D E sont inertes [55]- Incorporeacutees da

un cycle agrave 6 centres At B C conduisent aux trois conformations

dun composeacute anomegravere amp dont 2 sont reacuteactives D et E corresponde

agrave une forme o non reacuteactiveraquo dautre part S ne peut repreacutesenter -

cycle pyranose

0 -o-

1 I

CHjOH

etegravese dne attaque sur le carbone en position 2 dans le

iiicircre b est confirmeacutee par la quantiteacute daldeacutehyde malonique

formeacutee dans le glucose le galactose et le mannose En ef-

la corfiguratior anomeacuteriaue de ces trois sucres est iden-

(fcrne bullgt largement preacutedominante) et on peut penser que la

--ipatier au premier meacutecanisme est semblable La position de

roxyie e imposeacutee par lencombrement de CH sOH est eacutequato-

pcr ie glucose et le galactose et axiale pour le marrose

ior poundeacutereacuteraiemeit plus labile Expeacuterimentalement le mannose

it i uicirce quantiteacute daldeacutehyde ma ionique supeacuterieure agrave celle

oacirce et au galactose

Sriverraquo les conformations preacutefeacutereacutees

Glucose

OH en 2 equatorial OH en 2 axial

Or

OH en 2 equatorial

- lto -

Extrapolation aux polymegraveres

Les rendements radioly tiques rapporteacutes comme luniteacute deacutenergie le

rad agrave 1 gramme de matiegravere irradieacutee de deux polymegraveres le maltose

et le maltotriose sont intermeacutediaires entre ceux des formeacutee raquo ot

S du glucose

Or la conformation de la liaison glycosidique est ogt dans les deux

polymegraveres celle du reacutesidu reacuteducteur est principalement 5 (veacuterishy

fieacutee pour le maltose par chromatographic caseuco des deacuteriveacute- trishy

meacute thy 1 silyleacutes) Il semblerait donc qo tous les groupements arhy-

droglucose sont sensibles agrave leffet primaire -uils soient initia

lerert libres ou inclus dans une chaicircne gluconidique Dailleurs

dune part les meacutecanismes proposeacutes plus haut ne mettent pas en jeu

le carbone dautre part la diffeacuterence de position de 1 hydro-

xyle en t dans le glucose et le galactose eut sans influence On

doit donc tendre pour lamylose au mecircme rendement que le glucose -gt

tableau 3

ciyni CcedilH2OH

S OH A OcircH

Types de polymerisations de lamidon

amylopectine

)H OH Glucose 3 I rcsidu

^

llltlH 2 reacutesiduraquo

Kaltoeriost 3 reacutesidus

CBjO

deg J

C H2deg

CH20H CHjOH a l l o a o laquo I t roae

CHO

CH20H r i b o s

g l u c o s e

CHO

VII o mannosfl

CH 20H CH 20H CH 20H CHjOH guloae idoso galuctose taloiraquo

x y l o e c CHjOH

l y x o s e

CHO

t CH2QH

tfrytbro se

CH20H t h r eacute o s t

h Cil 20H

a l d eacute h y d e g l y c eacute r i q u o

Configuration dos ALDCSi-

- i7 -

III - ETUDE DE Lbull EFFET OcircECOJJD SE

L eacutetuje de la formatior daldeacutehyde rca Ionique agrave partir de sucirclu-

io do flu cosy a --to rrotiveacute- ir lo fait que dans 1aridor irdusi-

rou 1 avjii Jit ue -juantit or neacutegligeable deau est vrais erb la io

rcrt ro^ onsable cor me dans bullbull glucose hydrateacute d ure partie de ce - bull

-oliiL- ISMre part u - caioiC avait eacuteteacute proposeacute r-ar J ~ he r

bull Tit ^oj j t il eacutetait inter-- ant do -eacuterifier ses hypothegraveses

Le poundj ucose cet irradieacute sauf speacutecification cor traire raquo sr s-gtlu-

lion aiueuse agrave la concentra tir de C M i tempeacuterature ordinaire bull-

bull reacute seiee dair ei r la dose bullbull C i Mr ad-

Les quantiteacutes daldeacuteh malonique formeacutees sont alors beo-cou

Lus importantes aue celles et rveacutees lorsque le glucose est irradieacute

bull- leacutetat sec Cette diffeacuterence s t due agrave la tajue des moleacutecules de

jeluteacute par les radicaux radioft -es de leau (effet secondaire)

- La radiolyse de leau

Le meacutecanisme de formatio des radicaux libres de leau est encore-

incertain Toutes les th lories partent cependant de la repreacutesenshy

tation suivante de lionis- lion

rad +

0 raquo- iiuml30 + e

Ces deux espegraveces peuvent se recoisbiner et provoquer la coupure de

la l iaison 0 mdash H

e + ^ 0 + ^ H + OH

ou reacuteagir sur l eau [55 agrave 57

e + H_0 - OH + H

H^O + ItjO ~ H a 0 + + OH

H30 + OH m- 21^0

e + Iuml^O ^ H + OH

Enfin les eacutelectrons peuvent ecirctre rapidement hydrateacutes ( 1 0 - 1 1 sec) [5S]

e raquo- e~ Therm raquobull e~ aq

- i(8 -

Les espegraveces initialesreacutesultant Je lionisation de leau sont

donc H OH e~ aq

Dans un second ter-ps -lles peuvent engendrer des espegraveces moleacutecushy

laires stables

IcircOH

-r OH

Lors d i r r a d i a - i o n i eai ire 1 hydrorvrnc rjcleacuteculaire e t l e erc

-yde ihydrc t e ^ r t i i p e r t rajidere t bull ne r eacute a c t i o n er chaicircne

__y agrave 60]

Hi + OH mdash HO - ii

H + IcircLO laquo- bull 0 + OH

H + ^degs ^deg

L preacutesence doxygegravene dissous de nouvelles espegraveces transitoires

ont forneacutees

H bull- 0 2 ^ H0 2

2H0 2 raquo-2iE02 + Craquo2 OH reacuteagit avec i^O maintenant en

OH + H ^ ^ H0 2 +^0 excegraves devant H^ [57

H + OK raquo- K_0 ]

Leau pure ou satureacutee doxygegravene irradieacutee conduit agrave dec intermeacute-

diaires qui en se recombinant restituent plus ou moins rapidement -

leau de deacutepart _

Lorsquune partie des radicaux OH est utiliseacutee pour reacuteagir avec ^

un soluteacute par exemple le glucose il y a accumulation de peroxyde S

dhydrogegravene -

i

- 9 -

1 i i 2 0 mdash H + Z OH

K K + 2 0 2 H 0 2

2 HO s - Kg0 3 + 0 2

2 pound plusmn j c o s e + 5 OH raquo p r o d u i t s de r a d i o l y s e

c ^ l u c o r - e + ^ H 0 + 0

La presence de peroxyde dhydrogegravene dans les solutions io r_ r

ou agraveaicircu 1urido humide ( jgt t) irradieacute a eacuteteacute er effet mcrtreacuteo

colcagraveneacutetrie [5S] Il ne provient pas du glucose- lui-mecircme r -

en trouve pas jar irradiation agrave leacutetat sec [59] [^0]

Irflueree des conditions dirradiation et des caracteacutericti -

a - influence de la dose et de la concentration

Lors des irradiations du glucose sec ruuz avons noteacute bullbullbull

quantiteacute daldeacutehyde malonique variait lineacuteairement ave bullbullbull

pari la dose dirradiation et la quantiteacute de produit irr--

dautre part-

Les caracteacuteristiques de leffet secondaire sont sensiblerie

diffeacuterentes (fig 15 et 16)

mdash Ainsi la concentration daldeacutehyde malonj icirci crnicircl i v ^

dose et tend vers une limite Aux fortes doses dirradiai c

et aux faibles concentrations de glucose on observe de

plus une deacutecroissance Ceci peut ecirctre imputeacute agrave la radiolc

de laldeacutehyde malonique ou agrave sa destruction par reacuteaction

secondaire avec un autre produit de radiolyse par exemple

aldeacutehyde malonique - raquoraquo hydroxy-alcoyl peroxyde mdash-^ acide maionicr-

En outre la formation daldeacutehyde malonique est indeacutependante

de la teneur initiale en glucose dans un certain domaine do

concentration On peut adopter pour expliquer ces variations

une hypothegravese voisine de celle de ALTMANN [61]

- 50 -

Dose (Krad)

ir 15 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde malonique agrave partir de solutions de glucose

M 1 - concentration initiale du glucose TcggF

M 2 - concentration initiale du glucose -7mdashbull 3 - concentration initiale du glucose

2D

- 51

c j CM [ C O

oj

02

10 r2 i6-i 21G1 [Glucose] mi

figlb - Influence de la concentration initiale en glucose sur la variation de la quantiteacute daldeacutehyde malonique radiofonnee (solution eau dis t i l leacutee dose 0 f5 Nrad)

o c lu

-bull M bull i f bull u - 1

r - a r - i - a w c bull 1- bull i -ni

dcc- J i r r a d i a t i o r

^ = i(UcircH k (Pbdquo ) (oH) d eacute d u i t de raquo- (lt) e t ( 3

o o r r s c Gi d u t r _ i t u

f a ~ t e u r de c c r v e r c i c r G It r e r d c n e j t e f o r n a t i o den aux Oli G 1 - D e t i c ue~- v a l o j r i u i t i a l e u du g l u c o s e e t de P

l e - r a d i c a u x d i j i a r a i s j e n t e C ~ 1 0 ocirc e c Donc

agraveOH

7 OH =

bullpoundbull ampC e t u GOH = OH ( k g l u 0 + kj P Q )

cr GOH

en r e m p l a ccedil a n t d a n s ^

dll k a G(OH)

ltD ~ k g l u 0 + k p P 0

( g l u ) on p o c e K = k a [G ( 0 H ) 1

k g l u Q + k P 0

9- ^ j j = K ( E l u ) = K ( c i u 0 - M)

- 5 -

(glu - M) = K M d H - d (8 l uo H) car gluc - constarte

= - A ducirc (eiu0 - K)

^ glu - H = C e c o

pour D=0 K=0 C=poundiu0

15- Cpoundiu0 - Hy = giuc (e gt

U M = gluc (1 - eK D)

la representation de cette fonction est donneacutee firre

La juartiteacute de produits radioforrceacutes donc daldeacutehyde maloniyue

ivor la dose puis tend vers une limite

Le- reacutesultats expeacuterimentaux sont plus complexes et aux fortec

plusmnoir lavons vu laldeacutehyde malonique est lui-mecircme deacutetruit

Un calcul semblable permet dexpliquer lindeacutependance viocirc~agrave-

de la concentration initiale de glucose

par deacutefinition on peut eacutecrire

i amp r I u l icirc k bull (G OH) 1 dH

k1 elubdquo + le P

dapregraves 8

k G (OH) 6 GM = S i uo G M = rendement de

k glu0 + kp P 0 formation de

17- agrave - -Jpound-L_ bull _Ji_ipound G H k G(OH) k glu0 G(OH)

Lorsque gluQ ^ P Q GM est indeacutependant de la concentration en

glucose

Cest le pheacuterioegravene important traduit par la courbe theacuteorique figu

et observeacute expeacuterimentalement figure 16

G i j 0

Dose

f i r - - Repreacutesenta t ion graphique de M = J 1U 0 (1 - e~ )

Glo 0 laquop Glu 0 gtP 0

fig T8 - Representation graphique de J_ k 1 kp Po gH gTOcircET (en fonction de la concentration en glucose)

k iTOcircST + k glu0

- gt -

I l faut orf i otor ro l e ra ort r^-U-hy it- ma i oni-jue radifucircrir

lt- io t-ilaquobull-bull i rr iitgt -bullbullbull ru i r --lArab L lt-ltt laquoari a gt oree

r ^ t i c bullbull f~-bull OJ-o aug^ei i c i i ^ - t -- l nvu- v irL- f a i t

bullbull bull bull L r jr t M - i - ra o^^ av-- le r - 1 -

ni bull i- rcrt v J 3 rt i ~i l i ocirc rerre CH

ave- JI k ie 16 CH M - 1 2 c 1

Lour ad ii tier avs irra-Jiatio di iie la -j-uajLiiI- daldeacutehyde ma-

loni jue (fie- ^ ) ampJ- revanche lef fc t est iwcroocirc apregraves saturashy

tion dec solutions par le p rot oxyde dazote bdquoG qui induit la forshy

mation dec radicaux OH agrave partir des eacutelectrons aqueux (fig 22)

e aq + iumli20 raquo- K 3 + 011 k = 86 1Q 3 M1 sec 1 [63]

Lespegravece reacuteactive de 1eau responsable de la formation de 1AH

es donc bien le radical OH

- 5 -

fig 19 - Influence de la concentration en glucose sur le nombre de moles dAM radioformeacutees par moleacutecule de glucose-

- 56 -

i

j

532 1

i O a 1

i 20 bull

1 i

10 lt

i

^y 2 4 6 8 10 12 Pil

fig 20 - Influence du pH dirradiaiumliOiumli sur la formation daldeacutehyde aaloiugraveque laquo (solution molaire de glucose dose 2 Hrad)

tPieges agrave OH] m

fig 21 - Influence de la concentration de divers piegraveges P -iia libres sur la formation daldeacutehyde malonique -~u - -s - lirradiation Y du glucose en solution -olcire

1 - CH3 CH OH

2 - CCH) CE OH

3 - K Br

60 -

- 5 mdash 1

51er-

f iCcedil 22 - Evol^t io le -I-ilv^- ial^1i c x ucircaii1 ormeumlegrave ^onct ion de la conceji trat icirccr uc ^IUCQJU OU preacutesence de

mdash 1 - KbdquoQ

mdash 2 - Teacutemoin eau distilleacutee

mdash 2 - CK3 CH OK

- 61 -

kcrarrie Le r a d i c a l OH ea t connu pour ecirc t r e un pu issan t cxyia

r eacute a c t i o n avec KMn04 e s t pa r exemple l a s eu l e oj i l J

j o r t orrre ur r eacuteduc teur - Dune jjianiere geacuteneacute ra l e i l

s u s c e p t i b l e d a r r a c h e r un hydrogegravene

H K

I ^ I R C mdash 0 mdash K ^ O H raquo - H C f R mdash C C

I ^ I R fi

E rrilie busiq-je i l e s t deacutecoEposj e t le r a d i c a l C

possegravede des p r o p r i eacute t eacute s semblables

OH OH mdash HjO + 0

K K

I ~ ^ _ R mdash C mdash 0 mdash H ltdeggt0 R mdash C mdash 0 + vil

I ~ I R R

R R

I I O H + S mdash C OH R mdash C mdash 0 + K_

I

- Marquages isotopiques

A une solution 5 10 M de glucoso pH 1 1 satureacutee doxygegravene esz a c

teacutee une faible quantiteacute de ce sucre marqueacute au 1 4 C en position Cx

ou C s

Apregraves irradiation (5 Mradi 130 kradh) laldeacutehyde malonique est

seacutepareacute comme preacuteceacutedemmentraquo Les purifications du complexe ave 1 bull

sont effectueacutees par cristallisations successives dans leau et par

chromatographic de partage sur colonne de cellulose Lactiviteacute

speacutecifique eacutetant constante au cours de 5 opeacuterations on estime que

le complexe est suffisamment purifieacute

Glucose rrgtaroieacute on p o s i t i o n

11deg c r i s t a l ltdeg c r i s t a l - ^ 0 u r i i U a l i c c r i s t a l icirc e l u a t chrc-

i - a l ( n o i e s ) i bull 0 mdash - Q- V 10 - 5 10 _ - 0 06 10-

A t i v i t eacute t o t a l e VL- 0 s i Mi tes

10 o i 1 C S i j 10- J 0 1 0 t is- 10 e

- i v i t ocirc s p eacute - i - i 21 10

0 1 ) h

jucircoitioi ugrave

bull - i m a l I n o l e ocirc ) 1 1 8 E io-= 115 1 0 - 6 03igt 1 0 0187 10 - 0 05^ 1 0 _

gtbullbullbull ivitiuml t o t a l e o rs 10 minutes

o- bull5 10= i 10 s idj 1 0 - e10 10-

- icirc i v i t eacute speacute = i -3V o 1 0 iK 10 1 c iraquo 1 0 1 0 ltt 1 0 1 0

b 1 0 1 0

i ----is~iumlrt - S bull - - bull bull - -JIuml l ^ 1 5lt

La r a d i c l y s e i n t e r n e e j t i c i neacute^IigeaLiO levant c o l l e p rodui te r-ar

le rayonnement car l a juantivl- Jali-Shv-Jc- ralor i ^ e ferrreacutee ir

i r r a d i a t i o n 7 e s t t r egrave s s^ i icirc r i eure gt e ucirc p glucose j e

Les bull amprOto rer-reacute^prrTit rraio-iq^e contenant l e carbone rcarqueacute -n-t bullbullbull-i- - - LJvemert de 8 igt e t

10 icircioir 1^ -lLiBaiiumles a ldeacutehydiqje e t a l c o o l i q u e

P ropos i t i ons de ae--ajd^mea

ues meca-Jpoundr5 voa r -_-

i-i-jpound lt--v-2- -Liri T L

v l a i t que- l-Mg-^t ^ t i

viuml-ovoja^ pour l a r a d i o l y s e en mi l ieu

-bullelle en s o l u t i o n en tenant compte

r a d i c a l -OH de l e a u

- 63 -

On peut concevoir que lattaque du radical OH conduise agrave

chement de H- sur lhydroxyde du carbone t

H OH

Y CHOE I CKOH

I HCO^K iO

CK OH

1

H OH -C I CHOH I CHOH

HCO I

mdashCH I CJLOH

II

Le rearrangement du radical II aboutit apregraves rupture de la

C mdash C au composeacute III

H OH

-V CHOH

H C amp + 7 kcal

mdash-c

I CHOH i CHOH

CHjOH II CHCK III

te composeacute III peut ensuite eacutevoluer agraveampns deux voice digegravere1

H ^0

I

a - Hydrolyse de la liaison aceacutetalique

CHO

CHOH

__ CHOE CHOK

COM

CEO

CKOH

CE OH

IV

l

H OH C

_ II

v- 2 C bullbull=lt-

Laiiic - i et cr suite rOcej^aire dc

-ur ie carl-o-e c du r a d i c a l V c e t t e

j i t d i rec te-re c o i t ar i i t e r n eacute -

cc

c

CHC

ci-

ildeacutehyde r-aicrirje

rc conditions expeacuterimentales to de laldeacutehyde ralonique sont

i icr-eacutes i partir de lextreacutemiteacute aideacutehydique

Counure horolytiaus de la liaison acetaliccedilue

Le radical III pourrait aussi conduire apregraves coupure horcolytique

de la liaison C mdash 0 heacuteniaceacutetalique sercolable agrave celle postuleacutee en

rrilieu solide s la forme eacutenolique de laldeacutehyde nialonique

K 0)

l c I

CHC i I CHOK CKO

CKO

omdash-mdashOH

CE OH

III

8h kcal CH I CKOE

- 6J -

CHO CHO

I I bullCHOK laquo- CH

f 1 ltCHOli CKOH

XII XIII

lit-rai responsable de la formation ugrave partir de bullbullbull-

rLi al tccli ie I riucose de seulement 0 de laldeacutehyde- r-~

Or p e t er effet penser quen milieu liquide bullbull

r aux pi extrecircmes lhydrolyse est plus facile

la -jeupure horr-dy tique

biccussion

Le-iuml variations de la concentration en aldeacutehyde mala ni que ob^t rv----

en fonction de la dose dirradiation et de la concentration e -

bullcse sert compatibles avec tout node daction indirecte

Lee effets de xalcooi du bromure de potassium et du protoxy-i--

d --ote ronf irment i attaque initiale des radicaux OH

linfluence de loxygegravene est nulle et ce gaz nest pas impliqueacute

dans lexplication des rcecanisres

I] est difficile de comparer les rendements raaiulj tidies du glushy

cose du mannose et du galactose les pourcentages relatifs dej

formes or et 9 eacutetant diffeacuterents en solution dans leau

En milieu basique la stabilisation de la forme eacutenolique de lalshy

deacutehyde malonique peut expliquer le rocircle favorisant dune eacuteleacutevation

de pH

En conclusion les meacutecanismes proposeacutes ici sont assez diffeacuterents

de ceux deacutecrits par Scherz Nos reacutesultats expeacuterimentaux ont montreacute

en effet que dans les conditions dirradiation utiliseacutees (solution

dilueacutee pH eacuteleveacute) laldeacutehyde malonique provenait contrairement agrave

lhypothegravese de cet auteur principalement de lextreacutemiteacute aldeacutehydique

du glucose

- CC -

- Extrapolation aux polymegraveres supericirz (fipound- 2)

La comparaison des re demets Ju glucose du rraltose et du maltti-

trio^e net e eacutevidence le roio Au r^rb^nc i

Lorsc- roi -vi o-t xrri li ]eacute in la lai^oi pound lycos i il j e il ny

a plu s pe_- it i 11 teacute d at tu e r ar 1er r in aux Li je eau corrt-

il est oslieacute dans les meacutecanisme- deacutecrits r 1J- ha-it

Seul lej cyles A correspondant bull 1 ex i reacuterri teacute rcr reacute iuc t ri -e

chaicircre irrite cdiraieit i laldeacutehyde rralcri pjc (ne hydre lye

de la liaison jlycosidique serait neacutecessaire) Jre f ra bull tio Je r

dicaux CH Je leau part ici erai t r le y-le E C - d autr-s

reacuteactions et eraii or censeacute ueje LIA Li lisat le - ia [reduction

daldeacutehyde rraionisue -iui deacutecroicirctrait e fonctic de la lorQuer

la chaicircre

Jre extrapolation ugrave 1 any lose condi t ugrave admet tre vc leffet bull-bull

condaire serait donc neacutegligeable Ceci cat en accord avec les reacuteshy

sultats obtenus sur lamidon irradieacute agrave leacutetat solide pour lequel

les concentrations agravealdeacutehyde malonique r augmentent pas aux forshy

tes humiditeacutes contrairement agrave ce que lon pourrait attendre de

1effet secondaire

Dans 1isomaltose les carbones 4 des deux cycles sont libres et

rien nempecircche quapregraves hydrolyse ils participent tous deux agrave la

formation daldeacutehyde malonique cest ce quon observe en effet

expeacuterimentalement

67

fig- 23 - Irradiation du glucose et de ses polymegraveres en milieu liquide agrave diffeacuterents pH

1 - glucose

2 - maltose

5 - maltotriose-

oi^h^-uirifmdash

te rr--t lti J u b i

i _a JOI-bull i bullbull l-it-hyis rraiori _bull = oer est ajouta -J volume

A_-ide d thiobarbiturique 072 g

Acide trichloracitique 1 y g

1^0 QSP 100 ml agrave 20degC

Arregravef chauffage agrave 6CdegC pendant 60 irn le meacutelarge est refroidi et

lu densiteacute optique agrave j32 rn est lue agrave laide dun spectrophoto-

mttre Optica CFt R

EVAPORATION DE LALDEHYDE MALOKIQUE

Laldeacutehyde malorique est seacutepareacute ainsi que tous les produits de

radiolyse volatils par evaporation sous vide agrave ^ucircdegC et piegeage

agrave -TS6degC (fig 26)

La solution est preacutealablement acidifieacutee par 2 ml HCL

- 69 -

qgSTALLISAilOi DU COMPLEXE

Le- -urj IP-XC ATB-AM r eacute c i i t e c o u s ic r rce -le p a i l l e t t e s d eacute c

^J^-L uprucirc i a c i d i f i c a t i o n (HCL lt m l e t r e f r o i d i s s e r c e r t -ie

bull-iorr a r j e - j r c ^ I i e s t e n s u i t e f i l t r eacute s u r v e r r e f r i t t e H C t

JHtfCKATUuiiAiiilE

J bullbull 2- bull bull bullbullbull bull i Uo- a o i i U icirc L O _oro i c r e

bull i a v bullbullbull 1 bullbull c e- f i non a r t i bull J I O ^ s e n t eacute l i - i n eacute e s

icirc-e a v-- bull 1- i e u i a -bull= gt r J e deacute - a r t a t i c

c u i -bull--- lt iy irp l e x t- bdquo o n t a_L xiquCC-r ^ ic-

bullie taille aj ro rieacuteo aux quantiteacutes agrave purifier Un lavage gt

i iric I AT5 te lCA ei egttc-G et diverc produits de raJic

Le Oi ugte ~Lt ensuite -JluC par u ir-eacute lange ea - ampiumltce

mdash mdash Par compteurs type GEIGER KULLER les solutions ( C C bull=

iz eacutevarcreacutees agrave laide ciun eacute iradicircaeur sur des coupelle i -

niriurr Ces d e m i Ore dont introduites dans lappareil e bullbull

tauje ett automatique

Par scintillation liquide Apregraves oxydation dans un four agrave catiy

le C0 marqueacute est recueilli dans pound0 ml du meacutelange suivant (fir bull

Pour un litre

220 mi dalcool meacutethylique (solvant)

330 ml de pheacutenyl-eacutethyl-amine (fixateur de C0 S)

fOO ml de toluegravene (scintillateur primaire)

7 g de Butyl PBD (scintillateur secondaire)

pu ml deau (solvant)

Lactiviteacute est mesureacutee par scintillateur liquide

PREPARATION DALDEHYDE MALONIQUE POUR ETUDE EN LUMIERE UV

Laldeacutehyde malonique teacutemoin est preacutepareacute par hydrolyse acide du bis-

dimeacutethylaceacutetal du commerce (10 ml de solution molaire dacetal

2 ml HCl concentreacute chauffage agrave 30degC pendant 60 mn) (fig 24 - 25)

- 70

fig Zh - Influence de la concentration en acide sur lhydrolyse du bis-dimeacutethyl aceacutetal de laldeacutehyde malonique (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique agrave 267 ira)

- 71 -

fig- 25 - Influence du temps de chauffage agrave 600 sur la formation daldeacutehyde malonique par hydrolyse acide du bis-dimeacutethyl-aceacutetal (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique

267 ara)

ro c IUgrave-U -iu bull c a lt-T ur e^ ^Oucircte-bullbull-- bull - UL Zul i o bull bull bull

To IOiit agtregraves chauffage i^^C agrave I ocirctuve ^ojjj^^i i h e a r e r

ADUIIIC -ii- x-^r

t i l e e s t oifLCicircueacutee j ^ r

a) lyoLhplusmnlXLnzij bull icirc- ^ e l a ^ e tie icjij de ] lii-oae e t do KBr

t J -lplusmnlirO JX ougt2rcs

- 73 -

DIFFERENTES FORMES CRISTALLINES DE GLUCOSE

Glucose du commerce (Prolabo) anhydre ou monohydrate

Sirop de glucose eacutevaporeacute sous vide (20 mrr Hg 30degC) agrave laide dun

rotavapor Biiumlchi ou dans un dessicateur en preacutesence de P_Ofl

Glucose lyophiliseacute agrave laide dun appareil Sogev type Subii-i

CHROMATOGRAPHIES GLC

Preacuteparation des deacuteriveacutes trimeacutethylsiJyleacutes Le sucre J5 mg) est

dissous dans 1 ml de N N dimethyl formamide qui a our proprieacuteteacute

nous lavons veacuterifieacute de conserver la configuratio anomerique La

silylation est reacutealiseacutee par 1 ml de N 0- bis-tri-ieacutethyl-silyl-

trifluoro-aceacutetamide O de trimeacutethyl chlorosila _e) Le deacuteriveacute obshy

tenu est susceptible decirctre chrouatographieacute en aase gazeuse

Chromatographie La chromatographie est effectue sur colonne SE 30

(2 m 18 de pouce) par eacutelution isotherme (c onne 200degC injecteur

250degC deacutetecteur 250degC) agrave laide dun chrom ographe F 30 Ferkin

Elmer

pH DIRRADIATION

lgtc TgtH -cyous sont nxeacutes par des tampon phospnate 05 M et les

pH extrecircmes sont obtenus par addition e soude ou dacide chlorhyshy

drique -

NOTA Le pH varie tregraves peu (lt 1 pIT en cours dirradiation dans

ces conditions

Vide primaire Coton de virra

Azote

liquide

(-1B0raquo Ciuml-

f

riuml 11

sp

l i Soj-ution U C - Glucose _ -

Agitateur bullbullgnetiqua

MEGE I I PIEGE 2

fig-26 - Meacutethode dextraction sous pression reacuteduite des deacuteriveacutes volatils scheacutema de principe

- TJ -

agrave Mlaquoraquoi|tugtl control (-were)

D D

f i g 28 - Meacutethode doxydation des composes marqueacutes ( intertechnique S A I l l bullcheacutema de principe)

- 76 -

CONCLUSION

Au cours de ce travail nous avons vu que laldeacutehyae malonique

Dcuvait ecirctre formeacute directement par irradiation du glucose sec ou par

1intermeacutediaire des radicaux de leau lorsque cette derniegravere eacutetait

preacutesente

Les meacutecanismes reacuteactionnels que nous avons proposeacutes ne sont sans

doute pas la traduction exacte de la reacutealiteacute mais ont lavantage decirctre

en accord avec les reacutesultats expeacuterimentaux

Leffet direct conduit agrave une production daldeacutehyde malonique proshy

portionnelle agrave la dose indeacutependante du deacutebit de dose de la temshy

peacuterature dans un vaste domaine de la preacutesence doxygegravene et de

leacutetat cristallin du glucose En revanche la teneur en eau et la

forme anomeacuterique du glucose jouent un rocircle important Par marquage

isotopique on a pu montrer que les deux extreacutemiteacutes de la moleacutecule

du glucose participent agrave la formation de laldeacutehyde malonique

Lextrapolation aux polymegraveres lineacuteaires (maltose maltotriose) met

en eacutevidence lindeacutependance du rendement de radiolyse vis-agrave-vis de

la liaison a 1 - 4 et permet de penser quil tend vers celui du

6 I ^ u i i c ugraveo110 i camelo te

Leffet indirect est lieacute agrave laction des radicaux OH de leau Il

se manifeste lorsque le glucose est irradieacute agrave leacutetat suffisamment

hydrateacute ou en solution Dans ce dernier cas et en accord avec la

theacuteorie geacuteneacuterale la concentration daldeacutehyde malonique est indeacute-

peacuteiiugravecujLt de la concentration en glucose dans une large mesure et

ne varie pas proportionnellement agrave la dose Loxygegravene est sans inshy

fluence notable mais on observe une forte activation aux pH eacuteleshy

veacutes Lutilisation de 1 4 C a permis dattribuer agrave lextreacutemiteacute aldeacute-

hydique du glucose lorigine de la plus grande partie de laldeacutehyde

malonique La polymeacuterisation du glucose par liaison 01-4 entraicircne

une diminution du rendement radiolytique Ainsi leffet indirect seshy

rait neacutegligeable dans lamylose

- 77 -

Il serait inteacuteressant pour continuer ce travail dextrapoler DX

polymegraveres plus eacuteleveacutes en utilisant divers polyholosides obtenu t ajregrave

hydrolyse meacutenageacutee de lamidon par chromatographie sur biogel jampr

exemple

Quoiquil en soit on a pu mettre en eacutevidence agrave propos de la forshy

mation daldeacutehyde malonique des diffeacuterences de comportement di rlucjo

vis-agrave-vis du rayonnement ionisant selon ou il est libre ou irccrrcr-icirc-

dans une chaicircne glycosidique Ceci incline agrave la prudence danc 1-JZ-J~

polation au polymegravere des reacutesultats trouveacutes sur un monomegravere

- 78 -

ANNEXE

Nous rappelons ici les uniteacutes utiliseacutees en radioactiviteacute et

nous indiquons leurs eacutequivalents biologiques geacuteneacuteralement fondeacutes

sur les effets que produisent les radiations ionisantes dans lorshy

ganisme

On trouvera les mesures pratiques fort bien deacutecrites dans la

thegravese de Monsieur Jean MORRE deacutejagrave citeacute

- 79 -

UNITE DACTIVITE

Le curie (Ci) Le curie caracteacuterise la source eacutemettrice

La masse de radioeacuteleacutement pour une activiteacute de 1 curie est tregraves

variable

mdash 3 tonnes duraniur 3S

mdash 09 rg de cobalt 60

mdash ^3 microgrammes dor 198-

Ceacutetait dabord lactiviteacute de 1 gramme de radium- Officiellement

cest la quantiteacute de tout radioeacuteleacutement dans lequel le nombre de

deacutesinteacutegrations est de

37 x 1 0 1 0 par seconde

Lactiviteacute massique ou speacutecifique est lactiviteacute par uniteacute de

masse dune substance consideacutereacutee Elle sexprime en curiegramme

ou en ses sous-multiples

UKITE DEXPOSITION OU DE DOSE EMISE

Le roentgen (R) Il caracteacuterise un faisceau de rayons X par ionisation

provoqueacutee dans 1air

On mesure ici la charge eacutelectrique transporteacutee

1 R = 2083 x 10 9 paires dions par croa dair

1 R = 16 x 101 paires dions pa granirc d air

1 R = t Ues cm3 dair = 770 Ues gramme dair

1 R = 677 r 10 e MeVcm3 dair standard

1 R = 0838 rad

1 R = 524 x 10 7 MeVg d a i r = 52 x 1 0 1 3 eVg d a i r

1 R = 0107 ergcm 3 d a i r = 869 e rg g d a i r

1 R = 93 e r g g d eau ou de t i s s u s v i v a n t s

- 80 -

UNITE DE DOSE ABSORBEE

Le rad Internatic nalement 09^3) raquo c est luniteacute de dose absorbeacutee-

Elle est fonction des caracteacuteristiques du champ de radiation o~

point consideacutereacute et de la composition eacuteleacutementaire do la natiegraverishy

en ce point

Elle est eacutegale agrave une eacutenergie diviseacutee r-ar une ira se

Indeacutependamment du temps passeacute agrave ceacuteder leacutenergie

1 rad = 100 t g de matiegravere quelconque irradieacutee

s 01 joule par kilogramme

La valeur du rad est sensiblement eacutegale agrave leacutenergie libss-bull- bull_--

de leau (ou des tissus mous irradieacutes) par an faisceau io r-yz X

tel que lexposition soit de roentgen

On peut se servir du rad avec des rayons X gamma neutre bull-bull-

trons protons

Remarques A une exposition de 1 roentgen correspond ure dose

absoijeacutee de

mdash 0869 rad dans lair

mdash 09S rad dans les tissus mous

mdash 08 agrave 097 rad dans leau pour des rayonnement

deacutenergie comprise entre 10 keV et 3 HeV

Si une chambre dionisation a donneacute pour des photons deacutenergie

infeacuterieure agrave 3 WeV agrave un certain endroit dans lair une exshy

position de 1 roentgen le corps humain agrave la mecircrce place receshy

vrait 096 rad

ME5DRES BIOLOGIQUES

Le LET (Linear Energy Transfert) 1 keVmicron deacutecrit leacutenergie

deacutepenseacutee drns les tissus en fonction de la longueur du parcours

LEBR (Efficaciteacute Biologique Relative) = I rayon X de 250 keV

dionisation speacutecifique de 100 paires dions par micron deau ou

de tissue Cest une ionisation speacutecifique-

- 81 -

Le REM (Radiological Equivalent Man) = effet biologique ducirc agrave

labsorption de 1 roentgen de rayons X ou gamma

Un rem = 1 rad X EBR

= EBR e rSEcirc d e tissus

Mesure indispensable agrave leacutetude de certains paramegravetres telles la

radiosensibiliteacute cer luniteacute pratique utiliseacutee pour les vashy

leurs de radiorrotec t _-i

Si lon connaicirct la dose absorbeacutee on peut passer acirc la notion

deacutequivalent de ucirczr2 en pondeacuterant la valeur trouveacutee par un facteur

exprimant le risque relatif correspondant agrave la qualiteacute du rayonshy

nement

Cest le facteur de qualiteacute FQ relieacute agrave la densiteacute des pheacutenomegravenes

eacuteleacutementaires dionisation et dexcitation au voisinage du parcours

de la particule chargeacutee

REM = RAD X FQ

Le rem correspond au risque encouru par un organisme huma_n ayant

reccedilu une dose de 1 rad de rayons X ou gamma

PRINCIPALES VALEURS DE FQ

Rayonnements FQ

X gamma 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale gt 003 HeV 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale lt 003 MeV 17

Neutrons thermiques 3

Particules infinies naturelles protons de faible eacutenergie neutrons rapides 20

Noyaux lourds de recul fragment de fission 20

Une personne soumise pendant un an agrave un flux de neutrons thermishy

ques de 700 Ncm asec recevrait un eacutequivalent de dose de 5 rem

laquelle est la dose annuelle maximale admissible fixeacutee pour la

cateacutegorie de travailleurs dits directement affecteacutes agrave des trashy

vaux sous rayonnements

- 82 -

Le rem est leffet biologique de 12 g de radi-m 226 agrave un megravetre

pour les tissus exposeacutes pendant une heure

Outre la quantiteacute deacutenergie ceacutedeacutee agrave la matiegravere irradieacutee il faut

tenir compte aussi du temps neacutecessaire pour deacutelivrer cette eacutenershy

gie

Une mecircme dose provoque des effets moins graves si elle est eacutetaleacutee

dans le temps Si le temps est suffisamment long une dose mecircme

importante narrive jamais agrave provoquer des effets dits seuils

Les normes de seacutecuriteacute (ou) doses maximales admissibles sont resshy

pecteacutees si lon calcule agrave lavance le temps de travail maximal

en preacutesence du rayonnement

En prenant lheure comme uniteacute de temps on aura

mdash deacutebit dexposition = en Rh

mdash deacutebit de dose absorbeacutee = en radh

mdash deacutebit deacutequivalent de dose = en remh

EFFETS SUR LORGANISME DEFINITIONS DES LOUES

Dose Maximum Admissible cest la dose totale de radiation reccedilue par

un individu et jugeacutee incapable de causer des troubles appreacuteciables

au cours de lexistence Elle varie sil sagit de la seacutecuriteacute inshy

dividuelle dune petite ou dune large fraction de la population

Concentration Maximum Admissible Elle repreacutesente la concentration de

chaque radioeacuteleacutement dans leau et dans lair qui apregraves obtention

dun eacutetat deacutequilibre dans le corps de lindividu qui la ingeacutereacutee

ne donne pas une irradiation corporelle totale deacutepassant une vashy

leur de 03 rem par semaine dans lorgane critique (organe le plus

sensible agrave ce radioeacuteleacutement)

- 83 -

Officiellement la CMA dun radionucleide est lactiviteacute volumique

de ce radionucleide dans lair inhaleacute c dans leau de boisson

qui pour une inhalation ou une ingr -ion exclusive et continue

entraicircne leacutequivalent de dose maxi al admissible au niveau de

lorgane critique lorsque leacutequilibre est atteint ou apregraves cinshy

quante ans dans le cas de radioeacuteleacutements agrave peacuteriode effective longue

Leacutequivalent de dose est deacutefini pour les besoins de la protection

Cest le produit de la dose absorbeacutee par le facteur de qualiteacute

le facteur de distribution de dose et dautres facteurs adeacutequats

bull C H mdash C H -I I

UN Off

- C - C H -I I

OHOH

H C - C H - C H mdash C H -I I I I OHOH OH OH

CHmdashCH-CHmdashCHmdash i I I I bull OH OH OH OH

bullCHmdashCHmdashCHmdash OH- CHmdashCHmdashCHmdashCII- CHmdashCH=CHmdash 0 - + 1

bullC-

1 1 raquo II 1 1 II OH OH 0 O- OH O

Meacutecanisme proposeacute par H SCHERZ

iIV3~SITS LE E2CIT t 3 C C r i l

HT ESS SCIZICSS

U K - A S 3 E L L 3 H I

- bull bull -23 _ _ D E _ _ 3 A _ -icirc_sos

agrave 5- ^ ~ VF

Le Vico-yreacutesident de lUniversiteacute

Universiteacute de Droit dEacuteconomie et des Sciences

A I X - M A R S E I L L E III H - DUSSARDIc2

FACULTEacute des SCIENCES et TECHNIQUES 1raquo SAINT-JEROME Rue Henri Poincar 13397 MARSEILLE CEOEX 4

81raquo -

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Imprimeacute par le Bureau de Documentation

CENCADARACi1E

Page 13: ETUDE DE LA FORMATION DE L'ALDEHYDE MALONIQUE AU COURS DE

fig 5 - Influence du volume de reacuteactif (ml) neacutecessaire pour doser 2 ml dune solution 10 - s daldeacutehyde raalonique Volume total constant (h ml)

laquoM CO m

o ci

1

s

1

s

30 60 Temps de reaction mn

fig4 - Influence du temps de chauffage agrave 60C sur la reacuteaction Aldeacutehyde malonique - acide tbiobarbiturique

bull en labsence de glucose bull en preacutesence de glucose (molaire)

fig 5 ~ Variations de la densiteacute optique agrave 532 nm en fonctiua de la concenshytration initiale en aldeacutehyde malonique

- 13 -

Le coefficient dextinction moleacuteculaire e agrave 5J2 nm est tregraves

eacuteleveacute (56 10amp m - 1 cm - 1) Lee quantiteacutes mesureacutees pourront ecirctre tregraves

faibles ce qui est dailleurs le cas dans le glucose iiradieacute (de

lordre du Mgg)

IV - ISOLEMENT ET PURIFICATION DU COMPLEXE

En raison des tregraves faibles quantiteacutes daldeacutehyde malonique preacuteshy

sentes dans le glucose irradieacute cette eacutetape dans notre travail a deshy

mandeacute une mise au point particuliegravere

Laldeacutehyde malonique est seacutepareacute par evaporation sous pression

reacuteduite puis condenseacute dans un piegravege agrave azote liquide Le complexe est

ensuite formeacute par action de 1A1B et est purifieacute soit par cristallishy

sation soit par chromatographic sur colonne de cellulose Les technishy

ques opeacuteratoires sont deacutecrites dans le dernier chapitre

V - INDICATEURS NUCLEAIRES

Leacutetudedu meacutecanisme de radiolyse a eacuteteacute effectueacutee en utilisant

lisotope l 4 C introduit seacutelectivement en position 1 ou en position 6

La fraction de moleacutecule ainsi singulariseacutee peut ecirctre mise en eacutevidence

dans laldeacutehyde malonique purifieacute On pourra suivre ainsi le devenir

des atomes de carbone du glucose

Le glucose 1C 1 est preacutepareacute au laboratoire des radioeacuteleacutements par

action du cyanure de sodium Na - 1 4C s N sur le D arabinose le glucose 1 4 C 6 est obtenu agrave partir de cyanure de potassium K - 1 4 C = N sur lal-

do 5 0 (1-2) isopropylidegravene D xylofuranose

Le l e est eacutemetteur de rayons P peu

eacutenergeacutetiques facilement ralentis par

la matiegravere

Deux techniques de comptage ont eacuteteacute

utiliseacutees

le fortes activiteacute-

ou ctto-iej ave bull le (

-i fi o de lcrdre de --ra ltbullbull bull bull

bull c irraiieacute o y-lu t io let- CciarM )

le L- a l rriir en eacuteteacute neu1 bull

La --J bull bullltbull bull deacute te Leur ct aicr^

de ratire la r-j en-- iu i- bullbull te-jr rest pi s rroorcrro 0

la _aiteacute deacutercjeacutee (fi lt-bull)bull -cue avorc utiliseacute acirciis ce c a le

courtage or ucintiiiatio liquide Ici leacutererrie de radiatic-r S

r es t ccedilaj eacuteiTise dans 1 eipa-e v - rs L r de lecteur mais trans f eacute r-icirce

ar ienisatic - un olvait jcintillaieur rinaire qui retourne ~lt

leacutetat forianental er eacutenettat uu -uartur de iurriegravere ex-itart agrave

i tour un solvant scintillateur secondaire Les rnotons ue proshy

duit ce dernier en revenant agrave son eacutetat fondamental arrachent des

eacutelectrons agrave une rhotocathode creacuteant une impulsion electric- qui

est ensuite amplifieacutee- La r_reseree ugrave un corps absorbant une- grande

partie des photons lumineux se traduit par une diminution consideacuteshy

rable du rendement de comptage (fig ) Cest le cas du complexe

de laldeacutehyde naloniaue avec lATB Afin de supprimer cet effet de

quenching on brucircle les eacutechantillons radioactifs dans un four

sous courant doxygegravene Le gas carbonique 1 4 C 0 _ raquo=t piege ^laquor xa

rheacuteyiuml^i5thylaiAcircne et le carbamate incolore ainsi formeacute peut ecirctre

traiteacute directement en scintillation liquide

4 C Les activiteacutes speacutecifiques As = sont exprimeacutees

4 C + l S C i a C dans l e s deux types d expeacuter iences en nombre d impuls ions par mole e t

par dix minutes-

fig 6 Influence de le quantiteacute duiiumle solution 10 M daldeacutehyde malonique eacutevaporeacutee sur le rendement de comptage dun appareil GM

- 16 -

o 05 rng de matiegravere froide ajouteacutee

fig 7 - Diminution du rendement de deacutetection en scintillation liquida en fonction de la quantiteacute de complexe color non radioactif ajouteacute agrave la solution

Mais le fait dintroduire un marqueur radioactif dans u

-icircgt- L-icirct-gtTo ire radiolyse interne qui sajoute agrave celle rov

irradie tiu Ceci rous aregravere donc agrave faire une correction ^ bull

ltbull a- ti vite eacuterif i-e cor res oidart agrave la seule irradiation cz

NY-u a bullbullbullbull- ai srd Tx-ur i aldeacutehyde calonique provenant de la

Jicije u- ~amp-re ex teacute rieure - loue avorr ensuite mesureacute laldocirc

-rirjo total la difference CJS done laldeacutehyde produit ar

j- o cxti-rrc- ojle Cclt activiteacutes sccedileacutecifi--es sont rarpcrtO--

a- k-l-o J e deacute art

I _ MISS EN EVIDENTE DE LALDEHYDE KAgraveLC-IQUE DAiiS LE bullbulliLIXOSE

IRRADIE DEFIITIC- DEQ SSLX EFFETS DE RAiI0LIuml3E

_e Rf de rci^raticn Jr euii iideg do jiiico doc ^om lox^j OL tbull-

bullbull partir du glucose irradieacute ot ie laldeacutehyde maloi ue teme-i ot

E cur re de rar sa forme eacuteioiiie laldeacutehyde raicirc oriie ab~

crce e lumiegravere violette [5^]- Le r ax i mur d abc or tier 01 milieu bashy

sique e iue = 2c m ( roeiTirieri d exi tion moleacuteculaire

27 0 ~ cm - 1 j et agrave 2HH r~ cr mille aide Le spectre Itruviclet

du glucose bullrrayieacute preacutesente les mecircmes caracteacuteristiques (fig- 9) raquo alors

que le glucose teacutemoin nabsorbe pas dans cette reacutegion

Ces reacutesultats montrent ue laldeacutehyde rralcniqije cet iriicc-ta-

blemert preacutesent dans le glucose irradieacute Pour les eacutetudes quantitatives

nous avons utiliseacute la mesure de labsorption agrave 532 nn du complexe ATB

meacutethode simple et reproductible

Les reacuteactions de radiolyse peuvent ecirctre initieacutees de deux faccedilons

Soit directement par distribution de 1 pijic agrave la moleacutecule elie-

i-ecircme (cest leffet direct encore appeleacute primaire) soit indirectement

par la formation agrave partir de leau de radicaux hautement reacuteactifs qui

agissent ensuite sur la moleacutecule de soluteacute (cest leffet indirect enshy

core appeleacute secondaire) La teneur en eau de lamidon industriel eacutetant

relativement eacuteleve (13 ) les deux effets doivent se superposer au

cours de lirradiation f est la raison pour laquelle nous avons eacutetushy

dieacute le meacutecanisme de formation de laldeacutehyde malonique dans le glucose

irradieacute sec ou en solution

100

30

60

40

20

i i | i i i I | i i

50

I II I I

i H laquo

150 2 0 0

i l

250 3 0 0

fig 8 Spectre de masse du complexe aldeacutehyde alouiquo icide Uiioharbitiri

Speotromegravetre ugravee masse L KB 9 000 Ocirc entreacutee direct T^ - - -itO0

ig 9 - Spectre UV du glucose irradieacute 1 - traceacute en milieu acide 2 - traceacute en milieu basique

KIVLfc JE I tKFE PfclKAcirclki

I --bull i-re C gt 0 e rroies dald--hy ie ^

(-IiiCoucirc ltt jar ireacuteccedilarad

Influence de la nature du Kaz

Le rerderent radiolytique en aldeacutehyde ra

ugraveart de la nature de latmosphegravere dans 1

glucose en cours d i rradiat ion En part i

doxygegravene n est pas neacutecessaire agrave la reacuteac

- Influence de la tempeacuterature

On nobserve pas de variations dimportance ro

tempeacuterature dirradiation dans le domaine 0degC

vancicircie au-dessous de 0degC la teneur en aldeacutehyt

plus faible comme elle lest dailleurs pour

tie des produits de radiolyse de lamidon Il bull

dans ces conditions les radicaux libres former

moleacutecule de glucose se recombinent rapidement

glucose rad -raquo-B + H recombinaiscn

T 2 50 750 125 0 Dose krad

fig 10 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde raaloiique

y^- Premiegravere seacuterie de mesures bull Deuxiegraveme seacuterie de mesures

Apregraves irradiation le glucose est dissous en concentration molaire dans de leau distilleacutee

Temp uc +00

fifjll - Influence de la tempeacuterature d malonique radioformee

bullPremiere sirie de mesures bullDeuxiegraveme ceacuterie de mesures

irradiation sur la quantiteacute daldeacutehyde

i COC L- vla _ i W

bull-bull gt - - - U - U L i bull lt

bull bull bull - bull bull _ bull bull bull c r i o y -

-aitre iuml a u t a i t i l - i inu c r t a r t e

bull- v o v - i i r- - bull - -OJ-

L ara y x gte c bull re 3i t

i V----- r e Lrv- ij a bull_bullbull-

= -irT i v ie laquoa t i t v bull- -iv J pound -bull JCI1 e r a d i o f c r r v 5 - en

_ e t (bull - r pound oa - - - o- bullbull -o i or a r n b l e e = e e l --c

a - i i ^ ] - ampl -poundbullbulllaquo OLVOL rof i - t -o r a u c-noJIcirc t i o r J e deix

bull aa- - - t - c -

- -1 bull -e - e bull r eacute cdV-rac a j x j u M e Jiuniiii tC- a t t r i -

iil v agrave bullbull t a b i i ^oi-e t i e ia i - v hyror--i- e t re I C J h y d r o -

1 bull- i-j co u t -ox Je e a u CC-J l i a i s o n s r - e r n e t t r a i e n t

AIU j a r t l e t r a f e - t ci eacute no r e i t le 3 i r o l e ^ u i e s a c t i v eacute e s agrave l e a u

t_ r icirc amp i t r e j a r t une p a r t i e de l eacute r e r r i e r e ccedil u e s e r a i t a b n o r b eacute e

r l u ^ r r Jr tur ir

ltt r a n s f e r t agrave l e a u

r a d i o l y s e

rjj-t bullbull_bull agrave e s l i a i s o n s h y d r o g egrave n e

I ig12 - Influence de deux mois de conservation de glucose irradieacute sur le spectre en lumiegravere visibleapregraves reacuteaction avec lATB 1 - Tempeacuterature de conservation + 30degC 2 - Tempeacuterature de conservation 0degC 3 - Tempeacuterature de conservation - 40degC

DO

53

2

f

05 laquo

03- ^y

01-

1 10

1 3 0

H u m i d i t eacute (

fig-13 ~ Influence de lhumiditeacute du glucose sur la quantiteacute daldeacutehyde maIonique radioformeacutee

- 27 -

Les radicaux de leau pourraient eacutegalement particix-er agrave leffet

protecteur en donnant par recombinaison le glucose de deacutepart ou

on modifiant 1 eacutevolution des radicaux mis en jeu laquoans la formashy

tion de laldeacutehyde- Cot aspect sera eacutetudieacute ulteacuterieurement avec

le rocircle des OH-

mdash U effet activateur preacutepondeacuterant aux teneurs en eau eacuteleveacuteer

correspondant agrave ce que lon deacutesigne par effet secondaire et at-

trifcuable aux radicaux de leau hautement reacuteactifs

radiation V glucose raquobull aldeacutehyde nalonique + autres produits de radiolyse

[radicaux intermeacutediairesmdashaldeacutehyde malonique + autres produits de radiolyse

f - Influence des piegraveges agrave radicaux libres

Laddition de K Br supprime les radicaux OH de leau formeacutes en

cours dirradiation La teneur en aldeacutehyde malonique est alors

constante pour des teneurs en eau comprises entre 0 et 75

g - Influence de la structure cristalline du glucose

La structure cristalline du glucose irradieacute contrairement agrave ce

qui a eacuteteacute observeacute avec laciditeacute radioformeacutee Q53]ina pas dinflushy

ence sur la quantiteacute daldeacutehyde obtenue On peut penser que les

diffeacuterences observeacutees entre les formes anomecircres du glucose ou eacuteii-

tre les divers sucres isomegraveres lorsquon effectue les irradiations

agrave leacutetat solide sont effectivement dues agrave la steacutereacuteochimie relative

des groupements hydroxyle

h - Influence de la configuration anomeacuterique du glucose (fig 14-)

A leacutetat solide le glucose 3 conduit agrave un rendement radiolytique

16 fois supeacuterieur agrave celui du glucose commercial qui est constitueacute

principalement de forme a comme nous lavons veacuterifieacute par chromatoshy

graphic en phase gazeuse des deacuteriveacutes trimeacutetfaylsilyleacutes

532 Longueur donde nm

^ i n uo-nerl re ri- o - r u ie arit-- -i a iagraveocirchyie na loni rv i i iofcrraeacute

t i^coo 0

^

CH2OH

tfUgrave Cs-^mdasho

r ~- L CHOH

HO^C 3 amp H OH

D-G111CQSE

CHOH CH2OH

anomfere (3 bull X _4Bnm_ere o-

Mar Liair-2 isotopiques

Cec cxjl-rierces nous ont conduit agrave travailler dans des corciii-

ii re ot pas rigoureusement anhydres puisque les composeacutes -

-- - o-i livreacutee er solution aqueuse Mais avec 10 dhuiriditv

-i ours lapparence physique dune poudre et la figjre S bull

ratre ue le rocircle de ces 10 est faible sur les proportion

jeacutehyde malonique radioformeacute

le coiution de glucose marqueacute (Cj ou C s ) est incorporeacutee de fa-

] lus homogegravene possible agrave du glucose froid anhydre la teneur

eau finale est de 10 le meacutelange est ensuite irradieacute agrave 0 Er-

Apregraves dissolution distillation sous vide et purification par v-

tnatographie du complexe avec lATB les concentrations en aldeacutehv

ma]onique sont mesureacutees en moleslitre par colorimeacutetrie (D0- gt

du complexe ATB) en se reacutefeacuterant agrave une courbe eacutetalon les activit

deacutetermineacutees par scintillation sont exprimeacutees en coups par 10 m

al de solution Capregraves deacuteduction du bruit de fond)

- 30 -

[As (malon)l As (glu) J A

nb coups Lactiviteacute speacutecifique As Crnalon) = des eacutechantillons

nb de moles est pratiquement constante au cours des trois derniegraveres opeacuterations

le complexe eit donc suffisamment purifieacute-

Or deacutetermine eacutegalement lactiviteacute speacutecifique As (gluj du glucose A devrait repreacutesenter la fraction dal-

JA deacutehyde malonique provenant de lextreacutemiteacute du glucose marqueacute (1 ou 6)

Cependant nous lavons vu le glucose est le siegravege dune radiolyse

i terne par les particules de lisotope radioactif- De laldeacutehyde

malonique marqueacute est susceptible decirctre produit en quantiteacutes daushy

tant plus importantes que le stockage avant irradiation a eacuteteacute plus

long Il ne perturbe pas de faccedilon appreacuteciable la densiteacute optique

agrave 532 n-m- (le glucose marqueacute est en quantiteacute neacutegligeable) mais

augmente lactiviteacute et par suite lactiviteacute speacutecifique

Afin de calculer le terme correctif du glucose marqueacute est ajouteacute

agrave du glucose froid deacutejagrave irradieacute dans les mecircmes proportions et les

mecircmes conditions que preacuteceacutedemment Laldeacutehyde malonique radioforme

non marqueacute est utiliseacute ici comme entraicircneur et on mesure lactishy

viteacute speacutecifique du complexe purifieacute que lon rapporte toujours agrave

celle du glucose pour tenir compte des fluctuations de marquage

|As (malon)|

[ AE (glu) J = B B

bull Cest en fait la diffeacuterence A - B qui repreacutesente la fraction dalshy

deacutehyde malonique formeacute par irradiation provenant de lextreacutemiteacute

eacutetudieacutee de la moleacutecule de glucose

Les reacutesultats sont rapporteacutes dans les tableaux 1 et 2

On peut en conclure que lorsque le glucose est irradieacute agrave 3 eacutetat soshy

lide agrave la teneur en eau de TO semblable agrave celle de lamidon inshy

dustriel 23 de laldeacutehyde malonique sont issus de lextreacutemiteacute alshy

coolique et 13 de lextreacutemiteacute aldeacutehydique- Aux erreurs dexpeacuteshy

rience pregraves la somme des fractions corrigeacutees est eacutegale agrave 1

Tableau ndeg 1

Glucose J C B

Teacutemoi El rradieacute

Chrolaquoatograpnie Ndeg 1 2 3 i 5 1 P 3 k 5

Concentration de leacuteluat 365 k8 bulla 237 86 155 6 81 15 x 10 mml

1er comptage corrigeacute 597 596 5gt2 258 31it 5668 2336 3152 4950 coups10 m

2egraveme comptage corrigeacute 599 ^95 53 223 30H 5658 2259 2758 52t3 coups10 mn

Activiteacute speacutecifique 1 16 12ltt 12 111 362 365 389 389 328 x 10- coupe10 mnm

Activiteacute speacutecifique 2 161 103 12 9ltt 350 365 376 3raquo0 ii 9 x 1C- coups10 mnm

Rendement total 60 33 7 E 53 20 10 E

IV ne ugravet J ^rrcc lion

ionibrc do ^oupjiO mn tour 0 rj iicoce Jo deacutepart

A c t i v i t eacute opocircciiiiue on coupunio Lev 0 ru du ^lucoiio -k iucircparl -

A c t i v i t eacute speacutec i f ique moyenne do 1 a Lileacutehy malonique p u r i f i eacute (coupanolc 10 mu) raquo t o 9

Propor t ion As mal or

AJ g l u

l-ro

Ai rrjaJu

riv

Giucoije i-C

I r r a d i eacute

Chromatographie Ndeg 1 1

2 3 lt

Concentration de leluatl 118 95 91 pound60 IS1- 1 Iuml 50 bull

1er comptage corrigeacute

2vvfi -yr-iit--

ActiviU- C- i fi

Rendement l rtaj

Terme de correction - V7fclt-

Nombre de coups10 mn pour 01 ce de gluc ose de deacutepart 9 600

Activiteacute speacutecifique en coupsmole10 mn du glucose de deacutepart 21109

Activiteacute speacutecifique moyenne de laldeacutehyde malonique purifieacute Ccoupsmolo10 mn) 45109

As malon Proportion mdash raquo 214 As glu

Proportion corrigeacutee

As maloni As malon] glu I As glu

lt 000

gt010 9

16 9 10 9

- 25 -

La moleacutecule daldeacutehyde malonique contient donc toujours soit le

bullarbone 1 du glucose (dans 12 des cas) soit le carbone 6 (dans

icirc de cac) ce qui exclut leacuteventualiteacute de formation agrave partir

de atomes t3 ou ^^5 dailleurs peu probable car elle neacuteshy

cessite deux ruptures de la chaicircne carboneacutee

- Propositions de meacutecanismes

Leacutenergie de la radiation va entre autre exciter la moieacutecylo w

TUagrave la rupture- La reacuteaction corrneicera par la scission de Is Iilaquo

son la plus faible Nous discuterons plus loin les facteurs cor c

rationnels qui peuvent orienter cette coupure initiale On peut

proposer deux meacutecanismesi compte tenu de la double origine de la

deacutehyde nalonique

a - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute alcoolique

La rupture initiale de la liaison heacutemiumlaceacutetalique peut ecirctre e

visageacutee comme une scission conseacutecutive au deacutepart dun radin

H du carbone 1 cette eacutetape endothermique neacutecessite enviroi

92 kcal

H OH 0 OK

c bull c

a (CH0H)3 (CH0H)3

S s c i s s i o n

0 CH MJrad bull CH

CH OH CH 2 OH

I glucose II

La rupture de la liaison C 3 - C 4 (83 kcal) et le deacutepart dun H

du carbone 6 (99 kcal) neacutecessaires agrave la formation de laldeacutehyde

malonique peuvent ecirctre suivis de leacutetablissement dune double

liaison C=C (-egraveh kcal) Un des radicaux (III) obtenus est un

glycol allylique On pourra consideacuterer un radical comme une

espegravece deacuteficiente en eacutelectron donc stabiliseacutee par loxygegravene-

0

copy

1 a iiflicircryde inaj -ije

bull bullbullgt i i^ i torrvid iuiro ( I I ) cnbi- ecirc t r e conf i r

ijfe e ocircviucircoicirc-cc- au la iuml ia ra to i ri- _ igt5] i a c ide 5

iquucirc (VI)

- 3 -

O CH

C

(CHOH)

I H r ~ CH

I Ciyii

I I

0

b - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute aldeacutehyacirci^-jg

Le deacutepart dur hydroxyle OK neacutecessite jie eacutere celle de la rupture de la liaison C mdash O heacuteria

Lattaque en C a est susceptible de conduire agrave selon le processus suivant compeacutetitif du preacute^

H 0--

-C

H C ^ OH

(CHOH)

I CH

ad

O CHjOl c_oi

I VII

- amp -

Apres coupure C3 mdash C4 et reacutearrai pounderrciit (^ kcaiuml )

H OH ii

iC mdash OS

CKOE

0 Ci

CiiOK

VII

Ciijugrave

VIII

i-aldeacutehyde iralcnirje cet obiom r ar hyagraveroiv^c -io bullbull

du dosage en milieu acide

- mdash c

CHO

0-0-

CHO f

r-CKO

aldeacutehyde malonique

Remarque On peut envisager aussi daboutir agrave la forme eacutenolique de

lacetal daldeacutehyde malonique cependant leacutenergie neacutecesshy

saire est supeacuterieure (19 kcal)

- 39 -

H 0

i C

| 1 HC

J -CHOH

CHOIi

1

CH

CB^OH

Examinons agrave preacutesent comment ce5 icirc pothegraveses saccordent avt-j It-J

variations observeacutees de rendemen radidytique en fonction des

conditions dirradiation et des aracteacuteristiques du glucose

mdash La preacutesence doxygegravene nest y -bull neacutecessaire pour lexplicatio

des deux meacutecanismes elle nu pas non plus dinfluence sur la

quantiteacute daldeacutehyde malonique ruiioformeacutee-

mdash La constance du rendement radiolytique en fonction du deacutebit de

dose deacutecoule de lobservation preacuteceacutedente les pheacutenomegravenes de

diffusion gazeuse (0= par exemple) nintervenant pas

mdash Il est difficile de relier les variations en fonction de la temshy

peacuterature dirradiation aux hypothegraveses eacutenonceacutees Si certaines

eacutetapes sont endothermiques dautres produisent de leacutenergie et

le bilan global doit ecirctre sensiblement nul puisque la concentrashy

tion daldeacutehyde malonique reste la mecircme entre O^C et 8odegC Or

les meacutecanismes a et b sont endothermiques Il na pas eacuteteacute tenu

compte des eacutenergies de reacutesonance qui peuvent stabiliser certains

radicaux (allylique en particulier) ni du facteur entropique

De plus le couplage avec dautres reacuteactions se faisant sur laushy

tre moitieacute de la moleacutecule est susceptible dapporter une partie

de leacutenergie neacutecessaire

bull b orvi- or 1er f a ib l e s irvv iri

rrv c i a eXfo i i Un-- i

bull bull i i i la x uvvc ceux AcircQ l - a H

j-t J iecirc^oxygl jTOise ai iJe kl ucircri bull

bull_bull bull-bull riri e reacutejerlto i t rbr

gtil - c K ^ e r t j cur ie tcie- er

et t ai a i J i t io ie c ^e bullbull t cera

c- F L( raquogtpound-huxi-- raquo j bull -e ieiJ ^orif or-

i -rtiiej ont r eacute a c t i v e s avi-c Loorr

iil io ia-icirc lec o rb i t a l e Libres de^

a^ u c t raiwar t ir a r a l l egrave l u a avec la

i L bull - o^c r--^le alt f l u^e ^ouc-

i- bull-bull - bull riabullbull- f ac i l i t e - d ouve r tu re

i-- a r j bull i bull s i o n acircani - anonegravere B uc

-ic- ccriit e offot i jr rcr-ierrert

fii- -ltbull - ircrta

g bullltx

v

0 0 n

R

lti o ^ v ~rv

0 0 B

I

A C F sont reacuteactives B D E sont inertes [55]- Incorporeacutees da

un cycle agrave 6 centres At B C conduisent aux trois conformations

dun composeacute anomegravere amp dont 2 sont reacuteactives D et E corresponde

agrave une forme o non reacuteactiveraquo dautre part S ne peut repreacutesenter -

cycle pyranose

0 -o-

1 I

CHjOH

etegravese dne attaque sur le carbone en position 2 dans le

iiicircre b est confirmeacutee par la quantiteacute daldeacutehyde malonique

formeacutee dans le glucose le galactose et le mannose En ef-

la corfiguratior anomeacuteriaue de ces trois sucres est iden-

(fcrne bullgt largement preacutedominante) et on peut penser que la

--ipatier au premier meacutecanisme est semblable La position de

roxyie e imposeacutee par lencombrement de CH sOH est eacutequato-

pcr ie glucose et le galactose et axiale pour le marrose

ior poundeacutereacuteraiemeit plus labile Expeacuterimentalement le mannose

it i uicirce quantiteacute daldeacutehyde ma ionique supeacuterieure agrave celle

oacirce et au galactose

Sriverraquo les conformations preacutefeacutereacutees

Glucose

OH en 2 equatorial OH en 2 axial

Or

OH en 2 equatorial

- lto -

Extrapolation aux polymegraveres

Les rendements radioly tiques rapporteacutes comme luniteacute deacutenergie le

rad agrave 1 gramme de matiegravere irradieacutee de deux polymegraveres le maltose

et le maltotriose sont intermeacutediaires entre ceux des formeacutee raquo ot

S du glucose

Or la conformation de la liaison glycosidique est ogt dans les deux

polymegraveres celle du reacutesidu reacuteducteur est principalement 5 (veacuterishy

fieacutee pour le maltose par chromatographic caseuco des deacuteriveacute- trishy

meacute thy 1 silyleacutes) Il semblerait donc qo tous les groupements arhy-

droglucose sont sensibles agrave leffet primaire -uils soient initia

lerert libres ou inclus dans une chaicircne gluconidique Dailleurs

dune part les meacutecanismes proposeacutes plus haut ne mettent pas en jeu

le carbone dautre part la diffeacuterence de position de 1 hydro-

xyle en t dans le glucose et le galactose eut sans influence On

doit donc tendre pour lamylose au mecircme rendement que le glucose -gt

tableau 3

ciyni CcedilH2OH

S OH A OcircH

Types de polymerisations de lamidon

amylopectine

)H OH Glucose 3 I rcsidu

^

llltlH 2 reacutesiduraquo

Kaltoeriost 3 reacutesidus

CBjO

deg J

C H2deg

CH20H CHjOH a l l o a o laquo I t roae

CHO

CH20H r i b o s

g l u c o s e

CHO

VII o mannosfl

CH 20H CH 20H CH 20H CHjOH guloae idoso galuctose taloiraquo

x y l o e c CHjOH

l y x o s e

CHO

t CH2QH

tfrytbro se

CH20H t h r eacute o s t

h Cil 20H

a l d eacute h y d e g l y c eacute r i q u o

Configuration dos ALDCSi-

- i7 -

III - ETUDE DE Lbull EFFET OcircECOJJD SE

L eacutetuje de la formatior daldeacutehyde rca Ionique agrave partir de sucirclu-

io do flu cosy a --to rrotiveacute- ir lo fait que dans 1aridor irdusi-

rou 1 avjii Jit ue -juantit or neacutegligeable deau est vrais erb la io

rcrt ro^ onsable cor me dans bullbull glucose hydrateacute d ure partie de ce - bull

-oliiL- ISMre part u - caioiC avait eacuteteacute proposeacute r-ar J ~ he r

bull Tit ^oj j t il eacutetait inter-- ant do -eacuterifier ses hypothegraveses

Le poundj ucose cet irradieacute sauf speacutecification cor traire raquo sr s-gtlu-

lion aiueuse agrave la concentra tir de C M i tempeacuterature ordinaire bull-

bull reacute seiee dair ei r la dose bullbull C i Mr ad-

Les quantiteacutes daldeacuteh malonique formeacutees sont alors beo-cou

Lus importantes aue celles et rveacutees lorsque le glucose est irradieacute

bull- leacutetat sec Cette diffeacuterence s t due agrave la tajue des moleacutecules de

jeluteacute par les radicaux radioft -es de leau (effet secondaire)

- La radiolyse de leau

Le meacutecanisme de formatio des radicaux libres de leau est encore-

incertain Toutes les th lories partent cependant de la repreacutesenshy

tation suivante de lionis- lion

rad +

0 raquo- iiuml30 + e

Ces deux espegraveces peuvent se recoisbiner et provoquer la coupure de

la l iaison 0 mdash H

e + ^ 0 + ^ H + OH

ou reacuteagir sur l eau [55 agrave 57

e + H_0 - OH + H

H^O + ItjO ~ H a 0 + + OH

H30 + OH m- 21^0

e + Iuml^O ^ H + OH

Enfin les eacutelectrons peuvent ecirctre rapidement hydrateacutes ( 1 0 - 1 1 sec) [5S]

e raquo- e~ Therm raquobull e~ aq

- i(8 -

Les espegraveces initialesreacutesultant Je lionisation de leau sont

donc H OH e~ aq

Dans un second ter-ps -lles peuvent engendrer des espegraveces moleacutecushy

laires stables

IcircOH

-r OH

Lors d i r r a d i a - i o n i eai ire 1 hydrorvrnc rjcleacuteculaire e t l e erc

-yde ihydrc t e ^ r t i i p e r t rajidere t bull ne r eacute a c t i o n er chaicircne

__y agrave 60]

Hi + OH mdash HO - ii

H + IcircLO laquo- bull 0 + OH

H + ^degs ^deg

L preacutesence doxygegravene dissous de nouvelles espegraveces transitoires

ont forneacutees

H bull- 0 2 ^ H0 2

2H0 2 raquo-2iE02 + Craquo2 OH reacuteagit avec i^O maintenant en

OH + H ^ ^ H0 2 +^0 excegraves devant H^ [57

H + OK raquo- K_0 ]

Leau pure ou satureacutee doxygegravene irradieacutee conduit agrave dec intermeacute-

diaires qui en se recombinant restituent plus ou moins rapidement -

leau de deacutepart _

Lorsquune partie des radicaux OH est utiliseacutee pour reacuteagir avec ^

un soluteacute par exemple le glucose il y a accumulation de peroxyde S

dhydrogegravene -

i

- 9 -

1 i i 2 0 mdash H + Z OH

K K + 2 0 2 H 0 2

2 HO s - Kg0 3 + 0 2

2 pound plusmn j c o s e + 5 OH raquo p r o d u i t s de r a d i o l y s e

c ^ l u c o r - e + ^ H 0 + 0

La presence de peroxyde dhydrogegravene dans les solutions io r_ r

ou agraveaicircu 1urido humide ( jgt t) irradieacute a eacuteteacute er effet mcrtreacuteo

colcagraveneacutetrie [5S] Il ne provient pas du glucose- lui-mecircme r -

en trouve pas jar irradiation agrave leacutetat sec [59] [^0]

Irflueree des conditions dirradiation et des caracteacutericti -

a - influence de la dose et de la concentration

Lors des irradiations du glucose sec ruuz avons noteacute bullbullbull

quantiteacute daldeacutehyde malonique variait lineacuteairement ave bullbullbull

pari la dose dirradiation et la quantiteacute de produit irr--

dautre part-

Les caracteacuteristiques de leffet secondaire sont sensiblerie

diffeacuterentes (fig 15 et 16)

mdash Ainsi la concentration daldeacutehyde malonj icirci crnicircl i v ^

dose et tend vers une limite Aux fortes doses dirradiai c

et aux faibles concentrations de glucose on observe de

plus une deacutecroissance Ceci peut ecirctre imputeacute agrave la radiolc

de laldeacutehyde malonique ou agrave sa destruction par reacuteaction

secondaire avec un autre produit de radiolyse par exemple

aldeacutehyde malonique - raquoraquo hydroxy-alcoyl peroxyde mdash-^ acide maionicr-

En outre la formation daldeacutehyde malonique est indeacutependante

de la teneur initiale en glucose dans un certain domaine do

concentration On peut adopter pour expliquer ces variations

une hypothegravese voisine de celle de ALTMANN [61]

- 50 -

Dose (Krad)

ir 15 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde malonique agrave partir de solutions de glucose

M 1 - concentration initiale du glucose TcggF

M 2 - concentration initiale du glucose -7mdashbull 3 - concentration initiale du glucose

2D

- 51

c j CM [ C O

oj

02

10 r2 i6-i 21G1 [Glucose] mi

figlb - Influence de la concentration initiale en glucose sur la variation de la quantiteacute daldeacutehyde malonique radiofonnee (solution eau dis t i l leacutee dose 0 f5 Nrad)

o c lu

-bull M bull i f bull u - 1

r - a r - i - a w c bull 1- bull i -ni

dcc- J i r r a d i a t i o r

^ = i(UcircH k (Pbdquo ) (oH) d eacute d u i t de raquo- (lt) e t ( 3

o o r r s c Gi d u t r _ i t u

f a ~ t e u r de c c r v e r c i c r G It r e r d c n e j t e f o r n a t i o den aux Oli G 1 - D e t i c ue~- v a l o j r i u i t i a l e u du g l u c o s e e t de P

l e - r a d i c a u x d i j i a r a i s j e n t e C ~ 1 0 ocirc e c Donc

agraveOH

7 OH =

bullpoundbull ampC e t u GOH = OH ( k g l u 0 + kj P Q )

cr GOH

en r e m p l a ccedil a n t d a n s ^

dll k a G(OH)

ltD ~ k g l u 0 + k p P 0

( g l u ) on p o c e K = k a [G ( 0 H ) 1

k g l u Q + k P 0

9- ^ j j = K ( E l u ) = K ( c i u 0 - M)

- 5 -

(glu - M) = K M d H - d (8 l uo H) car gluc - constarte

= - A ducirc (eiu0 - K)

^ glu - H = C e c o

pour D=0 K=0 C=poundiu0

15- Cpoundiu0 - Hy = giuc (e gt

U M = gluc (1 - eK D)

la representation de cette fonction est donneacutee firre

La juartiteacute de produits radioforrceacutes donc daldeacutehyde maloniyue

ivor la dose puis tend vers une limite

Le- reacutesultats expeacuterimentaux sont plus complexes et aux fortec

plusmnoir lavons vu laldeacutehyde malonique est lui-mecircme deacutetruit

Un calcul semblable permet dexpliquer lindeacutependance viocirc~agrave-

de la concentration initiale de glucose

par deacutefinition on peut eacutecrire

i amp r I u l icirc k bull (G OH) 1 dH

k1 elubdquo + le P

dapregraves 8

k G (OH) 6 GM = S i uo G M = rendement de

k glu0 + kp P 0 formation de

17- agrave - -Jpound-L_ bull _Ji_ipound G H k G(OH) k glu0 G(OH)

Lorsque gluQ ^ P Q GM est indeacutependant de la concentration en

glucose

Cest le pheacuterioegravene important traduit par la courbe theacuteorique figu

et observeacute expeacuterimentalement figure 16

G i j 0

Dose

f i r - - Repreacutesenta t ion graphique de M = J 1U 0 (1 - e~ )

Glo 0 laquop Glu 0 gtP 0

fig T8 - Representation graphique de J_ k 1 kp Po gH gTOcircET (en fonction de la concentration en glucose)

k iTOcircST + k glu0

- gt -

I l faut orf i otor ro l e ra ort r^-U-hy it- ma i oni-jue radifucircrir

lt- io t-ilaquobull-bull i rr iitgt -bullbullbull ru i r --lArab L lt-ltt laquoari a gt oree

r ^ t i c bullbull f~-bull OJ-o aug^ei i c i i ^ - t -- l nvu- v irL- f a i t

bullbull bull bull L r jr t M - i - ra o^^ av-- le r - 1 -

ni bull i- rcrt v J 3 rt i ~i l i ocirc rerre CH

ave- JI k ie 16 CH M - 1 2 c 1

Lour ad ii tier avs irra-Jiatio di iie la -j-uajLiiI- daldeacutehyde ma-

loni jue (fie- ^ ) ampJ- revanche lef fc t est iwcroocirc apregraves saturashy

tion dec solutions par le p rot oxyde dazote bdquoG qui induit la forshy

mation dec radicaux OH agrave partir des eacutelectrons aqueux (fig 22)

e aq + iumli20 raquo- K 3 + 011 k = 86 1Q 3 M1 sec 1 [63]

Lespegravece reacuteactive de 1eau responsable de la formation de 1AH

es donc bien le radical OH

- 5 -

fig 19 - Influence de la concentration en glucose sur le nombre de moles dAM radioformeacutees par moleacutecule de glucose-

- 56 -

i

j

532 1

i O a 1

i 20 bull

1 i

10 lt

i

^y 2 4 6 8 10 12 Pil

fig 20 - Influence du pH dirradiaiumliOiumli sur la formation daldeacutehyde aaloiugraveque laquo (solution molaire de glucose dose 2 Hrad)

tPieges agrave OH] m

fig 21 - Influence de la concentration de divers piegraveges P -iia libres sur la formation daldeacutehyde malonique -~u - -s - lirradiation Y du glucose en solution -olcire

1 - CH3 CH OH

2 - CCH) CE OH

3 - K Br

60 -

- 5 mdash 1

51er-

f iCcedil 22 - Evol^t io le -I-ilv^- ial^1i c x ucircaii1 ormeumlegrave ^onct ion de la conceji trat icirccr uc ^IUCQJU OU preacutesence de

mdash 1 - KbdquoQ

mdash 2 - Teacutemoin eau distilleacutee

mdash 2 - CK3 CH OK

- 61 -

kcrarrie Le r a d i c a l OH ea t connu pour ecirc t r e un pu issan t cxyia

r eacute a c t i o n avec KMn04 e s t pa r exemple l a s eu l e oj i l J

j o r t orrre ur r eacuteduc teur - Dune jjianiere geacuteneacute ra l e i l

s u s c e p t i b l e d a r r a c h e r un hydrogegravene

H K

I ^ I R C mdash 0 mdash K ^ O H raquo - H C f R mdash C C

I ^ I R fi

E rrilie busiq-je i l e s t deacutecoEposj e t le r a d i c a l C

possegravede des p r o p r i eacute t eacute s semblables

OH OH mdash HjO + 0

K K

I ~ ^ _ R mdash C mdash 0 mdash H ltdeggt0 R mdash C mdash 0 + vil

I ~ I R R

R R

I I O H + S mdash C OH R mdash C mdash 0 + K_

I

- Marquages isotopiques

A une solution 5 10 M de glucoso pH 1 1 satureacutee doxygegravene esz a c

teacutee une faible quantiteacute de ce sucre marqueacute au 1 4 C en position Cx

ou C s

Apregraves irradiation (5 Mradi 130 kradh) laldeacutehyde malonique est

seacutepareacute comme preacuteceacutedemmentraquo Les purifications du complexe ave 1 bull

sont effectueacutees par cristallisations successives dans leau et par

chromatographic de partage sur colonne de cellulose Lactiviteacute

speacutecifique eacutetant constante au cours de 5 opeacuterations on estime que

le complexe est suffisamment purifieacute

Glucose rrgtaroieacute on p o s i t i o n

11deg c r i s t a l ltdeg c r i s t a l - ^ 0 u r i i U a l i c c r i s t a l icirc e l u a t chrc-

i - a l ( n o i e s ) i bull 0 mdash - Q- V 10 - 5 10 _ - 0 06 10-

A t i v i t eacute t o t a l e VL- 0 s i Mi tes

10 o i 1 C S i j 10- J 0 1 0 t is- 10 e

- i v i t ocirc s p eacute - i - i 21 10

0 1 ) h

jucircoitioi ugrave

bull - i m a l I n o l e ocirc ) 1 1 8 E io-= 115 1 0 - 6 03igt 1 0 0187 10 - 0 05^ 1 0 _

gtbullbullbull ivitiuml t o t a l e o rs 10 minutes

o- bull5 10= i 10 s idj 1 0 - e10 10-

- icirc i v i t eacute speacute = i -3V o 1 0 iK 10 1 c iraquo 1 0 1 0 ltt 1 0 1 0

b 1 0 1 0

i ----is~iumlrt - S bull - - bull bull - -JIuml l ^ 1 5lt

La r a d i c l y s e i n t e r n e e j t i c i neacute^IigeaLiO levant c o l l e p rodui te r-ar

le rayonnement car l a juantivl- Jali-Shv-Jc- ralor i ^ e ferrreacutee ir

i r r a d i a t i o n 7 e s t t r egrave s s^ i icirc r i eure gt e ucirc p glucose j e

Les bull amprOto rer-reacute^prrTit rraio-iq^e contenant l e carbone rcarqueacute -n-t bullbullbull-i- - - LJvemert de 8 igt e t

10 icircioir 1^ -lLiBaiiumles a ldeacutehydiqje e t a l c o o l i q u e

P ropos i t i ons de ae--ajd^mea

ues meca-Jpoundr5 voa r -_-

i-i-jpound lt--v-2- -Liri T L

v l a i t que- l-Mg-^t ^ t i

viuml-ovoja^ pour l a r a d i o l y s e en mi l ieu

-bullelle en s o l u t i o n en tenant compte

r a d i c a l -OH de l e a u

- 63 -

On peut concevoir que lattaque du radical OH conduise agrave

chement de H- sur lhydroxyde du carbone t

H OH

Y CHOE I CKOH

I HCO^K iO

CK OH

1

H OH -C I CHOH I CHOH

HCO I

mdashCH I CJLOH

II

Le rearrangement du radical II aboutit apregraves rupture de la

C mdash C au composeacute III

H OH

-V CHOH

H C amp + 7 kcal

mdash-c

I CHOH i CHOH

CHjOH II CHCK III

te composeacute III peut ensuite eacutevoluer agraveampns deux voice digegravere1

H ^0

I

a - Hydrolyse de la liaison aceacutetalique

CHO

CHOH

__ CHOE CHOK

COM

CEO

CKOH

CE OH

IV

l

H OH C

_ II

v- 2 C bullbull=lt-

Laiiic - i et cr suite rOcej^aire dc

-ur ie carl-o-e c du r a d i c a l V c e t t e

j i t d i rec te-re c o i t ar i i t e r n eacute -

cc

c

CHC

ci-

ildeacutehyde r-aicrirje

rc conditions expeacuterimentales to de laldeacutehyde ralonique sont

i icr-eacutes i partir de lextreacutemiteacute aideacutehydique

Counure horolytiaus de la liaison acetaliccedilue

Le radical III pourrait aussi conduire apregraves coupure horcolytique

de la liaison C mdash 0 heacuteniaceacutetalique sercolable agrave celle postuleacutee en

rrilieu solide s la forme eacutenolique de laldeacutehyde nialonique

K 0)

l c I

CHC i I CHOK CKO

CKO

omdash-mdashOH

CE OH

III

8h kcal CH I CKOE

- 6J -

CHO CHO

I I bullCHOK laquo- CH

f 1 ltCHOli CKOH

XII XIII

lit-rai responsable de la formation ugrave partir de bullbullbull-

rLi al tccli ie I riucose de seulement 0 de laldeacutehyde- r-~

Or p e t er effet penser quen milieu liquide bullbull

r aux pi extrecircmes lhydrolyse est plus facile

la -jeupure horr-dy tique

biccussion

Le-iuml variations de la concentration en aldeacutehyde mala ni que ob^t rv----

en fonction de la dose dirradiation et de la concentration e -

bullcse sert compatibles avec tout node daction indirecte

Lee effets de xalcooi du bromure de potassium et du protoxy-i--

d --ote ronf irment i attaque initiale des radicaux OH

linfluence de loxygegravene est nulle et ce gaz nest pas impliqueacute

dans lexplication des rcecanisres

I] est difficile de comparer les rendements raaiulj tidies du glushy

cose du mannose et du galactose les pourcentages relatifs dej

formes or et 9 eacutetant diffeacuterents en solution dans leau

En milieu basique la stabilisation de la forme eacutenolique de lalshy

deacutehyde malonique peut expliquer le rocircle favorisant dune eacuteleacutevation

de pH

En conclusion les meacutecanismes proposeacutes ici sont assez diffeacuterents

de ceux deacutecrits par Scherz Nos reacutesultats expeacuterimentaux ont montreacute

en effet que dans les conditions dirradiation utiliseacutees (solution

dilueacutee pH eacuteleveacute) laldeacutehyde malonique provenait contrairement agrave

lhypothegravese de cet auteur principalement de lextreacutemiteacute aldeacutehydique

du glucose

- CC -

- Extrapolation aux polymegraveres supericirz (fipound- 2)

La comparaison des re demets Ju glucose du rraltose et du maltti-

trio^e net e eacutevidence le roio Au r^rb^nc i

Lorsc- roi -vi o-t xrri li ]eacute in la lai^oi pound lycos i il j e il ny

a plu s pe_- it i 11 teacute d at tu e r ar 1er r in aux Li je eau corrt-

il est oslieacute dans les meacutecanisme- deacutecrits r 1J- ha-it

Seul lej cyles A correspondant bull 1 ex i reacuterri teacute rcr reacute iuc t ri -e

chaicircre irrite cdiraieit i laldeacutehyde rralcri pjc (ne hydre lye

de la liaison jlycosidique serait neacutecessaire) Jre f ra bull tio Je r

dicaux CH Je leau part ici erai t r le y-le E C - d autr-s

reacuteactions et eraii or censeacute ueje LIA Li lisat le - ia [reduction

daldeacutehyde rraionisue -iui deacutecroicirctrait e fonctic de la lorQuer

la chaicircre

Jre extrapolation ugrave 1 any lose condi t ugrave admet tre vc leffet bull-bull

condaire serait donc neacutegligeable Ceci cat en accord avec les reacuteshy

sultats obtenus sur lamidon irradieacute agrave leacutetat solide pour lequel

les concentrations agravealdeacutehyde malonique r augmentent pas aux forshy

tes humiditeacutes contrairement agrave ce que lon pourrait attendre de

1effet secondaire

Dans 1isomaltose les carbones 4 des deux cycles sont libres et

rien nempecircche quapregraves hydrolyse ils participent tous deux agrave la

formation daldeacutehyde malonique cest ce quon observe en effet

expeacuterimentalement

67

fig- 23 - Irradiation du glucose et de ses polymegraveres en milieu liquide agrave diffeacuterents pH

1 - glucose

2 - maltose

5 - maltotriose-

oi^h^-uirifmdash

te rr--t lti J u b i

i _a JOI-bull i bullbull l-it-hyis rraiori _bull = oer est ajouta -J volume

A_-ide d thiobarbiturique 072 g

Acide trichloracitique 1 y g

1^0 QSP 100 ml agrave 20degC

Arregravef chauffage agrave 6CdegC pendant 60 irn le meacutelarge est refroidi et

lu densiteacute optique agrave j32 rn est lue agrave laide dun spectrophoto-

mttre Optica CFt R

EVAPORATION DE LALDEHYDE MALOKIQUE

Laldeacutehyde malorique est seacutepareacute ainsi que tous les produits de

radiolyse volatils par evaporation sous vide agrave ^ucircdegC et piegeage

agrave -TS6degC (fig 26)

La solution est preacutealablement acidifieacutee par 2 ml HCL

- 69 -

qgSTALLISAilOi DU COMPLEXE

Le- -urj IP-XC ATB-AM r eacute c i i t e c o u s ic r rce -le p a i l l e t t e s d eacute c

^J^-L uprucirc i a c i d i f i c a t i o n (HCL lt m l e t r e f r o i d i s s e r c e r t -ie

bull-iorr a r j e - j r c ^ I i e s t e n s u i t e f i l t r eacute s u r v e r r e f r i t t e H C t

JHtfCKATUuiiAiiilE

J bullbull 2- bull bull bullbullbull bull i Uo- a o i i U icirc L O _oro i c r e

bull i a v bullbullbull 1 bullbull c e- f i non a r t i bull J I O ^ s e n t eacute l i - i n eacute e s

icirc-e a v-- bull 1- i e u i a -bull= gt r J e deacute - a r t a t i c

c u i -bull--- lt iy irp l e x t- bdquo o n t a_L xiquCC-r ^ ic-

bullie taille aj ro rieacuteo aux quantiteacutes agrave purifier Un lavage gt

i iric I AT5 te lCA ei egttc-G et diverc produits de raJic

Le Oi ugte ~Lt ensuite -JluC par u ir-eacute lange ea - ampiumltce

mdash mdash Par compteurs type GEIGER KULLER les solutions ( C C bull=

iz eacutevarcreacutees agrave laide ciun eacute iradicircaeur sur des coupelle i -

niriurr Ces d e m i Ore dont introduites dans lappareil e bullbull

tauje ett automatique

Par scintillation liquide Apregraves oxydation dans un four agrave catiy

le C0 marqueacute est recueilli dans pound0 ml du meacutelange suivant (fir bull

Pour un litre

220 mi dalcool meacutethylique (solvant)

330 ml de pheacutenyl-eacutethyl-amine (fixateur de C0 S)

fOO ml de toluegravene (scintillateur primaire)

7 g de Butyl PBD (scintillateur secondaire)

pu ml deau (solvant)

Lactiviteacute est mesureacutee par scintillateur liquide

PREPARATION DALDEHYDE MALONIQUE POUR ETUDE EN LUMIERE UV

Laldeacutehyde malonique teacutemoin est preacutepareacute par hydrolyse acide du bis-

dimeacutethylaceacutetal du commerce (10 ml de solution molaire dacetal

2 ml HCl concentreacute chauffage agrave 30degC pendant 60 mn) (fig 24 - 25)

- 70

fig Zh - Influence de la concentration en acide sur lhydrolyse du bis-dimeacutethyl aceacutetal de laldeacutehyde malonique (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique agrave 267 ira)

- 71 -

fig- 25 - Influence du temps de chauffage agrave 600 sur la formation daldeacutehyde malonique par hydrolyse acide du bis-dimeacutethyl-aceacutetal (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique

267 ara)

ro c IUgrave-U -iu bull c a lt-T ur e^ ^Oucircte-bullbull-- bull - UL Zul i o bull bull bull

To IOiit agtregraves chauffage i^^C agrave I ocirctuve ^ojjj^^i i h e a r e r

ADUIIIC -ii- x-^r

t i l e e s t oifLCicircueacutee j ^ r

a) lyoLhplusmnlXLnzij bull icirc- ^ e l a ^ e tie icjij de ] lii-oae e t do KBr

t J -lplusmnlirO JX ougt2rcs

- 73 -

DIFFERENTES FORMES CRISTALLINES DE GLUCOSE

Glucose du commerce (Prolabo) anhydre ou monohydrate

Sirop de glucose eacutevaporeacute sous vide (20 mrr Hg 30degC) agrave laide dun

rotavapor Biiumlchi ou dans un dessicateur en preacutesence de P_Ofl

Glucose lyophiliseacute agrave laide dun appareil Sogev type Subii-i

CHROMATOGRAPHIES GLC

Preacuteparation des deacuteriveacutes trimeacutethylsiJyleacutes Le sucre J5 mg) est

dissous dans 1 ml de N N dimethyl formamide qui a our proprieacuteteacute

nous lavons veacuterifieacute de conserver la configuratio anomerique La

silylation est reacutealiseacutee par 1 ml de N 0- bis-tri-ieacutethyl-silyl-

trifluoro-aceacutetamide O de trimeacutethyl chlorosila _e) Le deacuteriveacute obshy

tenu est susceptible decirctre chrouatographieacute en aase gazeuse

Chromatographie La chromatographie est effectue sur colonne SE 30

(2 m 18 de pouce) par eacutelution isotherme (c onne 200degC injecteur

250degC deacutetecteur 250degC) agrave laide dun chrom ographe F 30 Ferkin

Elmer

pH DIRRADIATION

lgtc TgtH -cyous sont nxeacutes par des tampon phospnate 05 M et les

pH extrecircmes sont obtenus par addition e soude ou dacide chlorhyshy

drique -

NOTA Le pH varie tregraves peu (lt 1 pIT en cours dirradiation dans

ces conditions

Vide primaire Coton de virra

Azote

liquide

(-1B0raquo Ciuml-

f

riuml 11

sp

l i Soj-ution U C - Glucose _ -

Agitateur bullbullgnetiqua

MEGE I I PIEGE 2

fig-26 - Meacutethode dextraction sous pression reacuteduite des deacuteriveacutes volatils scheacutema de principe

- TJ -

agrave Mlaquoraquoi|tugtl control (-were)

D D

f i g 28 - Meacutethode doxydation des composes marqueacutes ( intertechnique S A I l l bullcheacutema de principe)

- 76 -

CONCLUSION

Au cours de ce travail nous avons vu que laldeacutehyae malonique

Dcuvait ecirctre formeacute directement par irradiation du glucose sec ou par

1intermeacutediaire des radicaux de leau lorsque cette derniegravere eacutetait

preacutesente

Les meacutecanismes reacuteactionnels que nous avons proposeacutes ne sont sans

doute pas la traduction exacte de la reacutealiteacute mais ont lavantage decirctre

en accord avec les reacutesultats expeacuterimentaux

Leffet direct conduit agrave une production daldeacutehyde malonique proshy

portionnelle agrave la dose indeacutependante du deacutebit de dose de la temshy

peacuterature dans un vaste domaine de la preacutesence doxygegravene et de

leacutetat cristallin du glucose En revanche la teneur en eau et la

forme anomeacuterique du glucose jouent un rocircle important Par marquage

isotopique on a pu montrer que les deux extreacutemiteacutes de la moleacutecule

du glucose participent agrave la formation de laldeacutehyde malonique

Lextrapolation aux polymegraveres lineacuteaires (maltose maltotriose) met

en eacutevidence lindeacutependance du rendement de radiolyse vis-agrave-vis de

la liaison a 1 - 4 et permet de penser quil tend vers celui du

6 I ^ u i i c ugraveo110 i camelo te

Leffet indirect est lieacute agrave laction des radicaux OH de leau Il

se manifeste lorsque le glucose est irradieacute agrave leacutetat suffisamment

hydrateacute ou en solution Dans ce dernier cas et en accord avec la

theacuteorie geacuteneacuterale la concentration daldeacutehyde malonique est indeacute-

peacuteiiugravecujLt de la concentration en glucose dans une large mesure et

ne varie pas proportionnellement agrave la dose Loxygegravene est sans inshy

fluence notable mais on observe une forte activation aux pH eacuteleshy

veacutes Lutilisation de 1 4 C a permis dattribuer agrave lextreacutemiteacute aldeacute-

hydique du glucose lorigine de la plus grande partie de laldeacutehyde

malonique La polymeacuterisation du glucose par liaison 01-4 entraicircne

une diminution du rendement radiolytique Ainsi leffet indirect seshy

rait neacutegligeable dans lamylose

- 77 -

Il serait inteacuteressant pour continuer ce travail dextrapoler DX

polymegraveres plus eacuteleveacutes en utilisant divers polyholosides obtenu t ajregrave

hydrolyse meacutenageacutee de lamidon par chromatographie sur biogel jampr

exemple

Quoiquil en soit on a pu mettre en eacutevidence agrave propos de la forshy

mation daldeacutehyde malonique des diffeacuterences de comportement di rlucjo

vis-agrave-vis du rayonnement ionisant selon ou il est libre ou irccrrcr-icirc-

dans une chaicircne glycosidique Ceci incline agrave la prudence danc 1-JZ-J~

polation au polymegravere des reacutesultats trouveacutes sur un monomegravere

- 78 -

ANNEXE

Nous rappelons ici les uniteacutes utiliseacutees en radioactiviteacute et

nous indiquons leurs eacutequivalents biologiques geacuteneacuteralement fondeacutes

sur les effets que produisent les radiations ionisantes dans lorshy

ganisme

On trouvera les mesures pratiques fort bien deacutecrites dans la

thegravese de Monsieur Jean MORRE deacutejagrave citeacute

- 79 -

UNITE DACTIVITE

Le curie (Ci) Le curie caracteacuterise la source eacutemettrice

La masse de radioeacuteleacutement pour une activiteacute de 1 curie est tregraves

variable

mdash 3 tonnes duraniur 3S

mdash 09 rg de cobalt 60

mdash ^3 microgrammes dor 198-

Ceacutetait dabord lactiviteacute de 1 gramme de radium- Officiellement

cest la quantiteacute de tout radioeacuteleacutement dans lequel le nombre de

deacutesinteacutegrations est de

37 x 1 0 1 0 par seconde

Lactiviteacute massique ou speacutecifique est lactiviteacute par uniteacute de

masse dune substance consideacutereacutee Elle sexprime en curiegramme

ou en ses sous-multiples

UKITE DEXPOSITION OU DE DOSE EMISE

Le roentgen (R) Il caracteacuterise un faisceau de rayons X par ionisation

provoqueacutee dans 1air

On mesure ici la charge eacutelectrique transporteacutee

1 R = 2083 x 10 9 paires dions par croa dair

1 R = 16 x 101 paires dions pa granirc d air

1 R = t Ues cm3 dair = 770 Ues gramme dair

1 R = 677 r 10 e MeVcm3 dair standard

1 R = 0838 rad

1 R = 524 x 10 7 MeVg d a i r = 52 x 1 0 1 3 eVg d a i r

1 R = 0107 ergcm 3 d a i r = 869 e rg g d a i r

1 R = 93 e r g g d eau ou de t i s s u s v i v a n t s

- 80 -

UNITE DE DOSE ABSORBEE

Le rad Internatic nalement 09^3) raquo c est luniteacute de dose absorbeacutee-

Elle est fonction des caracteacuteristiques du champ de radiation o~

point consideacutereacute et de la composition eacuteleacutementaire do la natiegraverishy

en ce point

Elle est eacutegale agrave une eacutenergie diviseacutee r-ar une ira se

Indeacutependamment du temps passeacute agrave ceacuteder leacutenergie

1 rad = 100 t g de matiegravere quelconque irradieacutee

s 01 joule par kilogramme

La valeur du rad est sensiblement eacutegale agrave leacutenergie libss-bull- bull_--

de leau (ou des tissus mous irradieacutes) par an faisceau io r-yz X

tel que lexposition soit de roentgen

On peut se servir du rad avec des rayons X gamma neutre bull-bull-

trons protons

Remarques A une exposition de 1 roentgen correspond ure dose

absoijeacutee de

mdash 0869 rad dans lair

mdash 09S rad dans les tissus mous

mdash 08 agrave 097 rad dans leau pour des rayonnement

deacutenergie comprise entre 10 keV et 3 HeV

Si une chambre dionisation a donneacute pour des photons deacutenergie

infeacuterieure agrave 3 WeV agrave un certain endroit dans lair une exshy

position de 1 roentgen le corps humain agrave la mecircrce place receshy

vrait 096 rad

ME5DRES BIOLOGIQUES

Le LET (Linear Energy Transfert) 1 keVmicron deacutecrit leacutenergie

deacutepenseacutee drns les tissus en fonction de la longueur du parcours

LEBR (Efficaciteacute Biologique Relative) = I rayon X de 250 keV

dionisation speacutecifique de 100 paires dions par micron deau ou

de tissue Cest une ionisation speacutecifique-

- 81 -

Le REM (Radiological Equivalent Man) = effet biologique ducirc agrave

labsorption de 1 roentgen de rayons X ou gamma

Un rem = 1 rad X EBR

= EBR e rSEcirc d e tissus

Mesure indispensable agrave leacutetude de certains paramegravetres telles la

radiosensibiliteacute cer luniteacute pratique utiliseacutee pour les vashy

leurs de radiorrotec t _-i

Si lon connaicirct la dose absorbeacutee on peut passer acirc la notion

deacutequivalent de ucirczr2 en pondeacuterant la valeur trouveacutee par un facteur

exprimant le risque relatif correspondant agrave la qualiteacute du rayonshy

nement

Cest le facteur de qualiteacute FQ relieacute agrave la densiteacute des pheacutenomegravenes

eacuteleacutementaires dionisation et dexcitation au voisinage du parcours

de la particule chargeacutee

REM = RAD X FQ

Le rem correspond au risque encouru par un organisme huma_n ayant

reccedilu une dose de 1 rad de rayons X ou gamma

PRINCIPALES VALEURS DE FQ

Rayonnements FQ

X gamma 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale gt 003 HeV 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale lt 003 MeV 17

Neutrons thermiques 3

Particules infinies naturelles protons de faible eacutenergie neutrons rapides 20

Noyaux lourds de recul fragment de fission 20

Une personne soumise pendant un an agrave un flux de neutrons thermishy

ques de 700 Ncm asec recevrait un eacutequivalent de dose de 5 rem

laquelle est la dose annuelle maximale admissible fixeacutee pour la

cateacutegorie de travailleurs dits directement affecteacutes agrave des trashy

vaux sous rayonnements

- 82 -

Le rem est leffet biologique de 12 g de radi-m 226 agrave un megravetre

pour les tissus exposeacutes pendant une heure

Outre la quantiteacute deacutenergie ceacutedeacutee agrave la matiegravere irradieacutee il faut

tenir compte aussi du temps neacutecessaire pour deacutelivrer cette eacutenershy

gie

Une mecircme dose provoque des effets moins graves si elle est eacutetaleacutee

dans le temps Si le temps est suffisamment long une dose mecircme

importante narrive jamais agrave provoquer des effets dits seuils

Les normes de seacutecuriteacute (ou) doses maximales admissibles sont resshy

pecteacutees si lon calcule agrave lavance le temps de travail maximal

en preacutesence du rayonnement

En prenant lheure comme uniteacute de temps on aura

mdash deacutebit dexposition = en Rh

mdash deacutebit de dose absorbeacutee = en radh

mdash deacutebit deacutequivalent de dose = en remh

EFFETS SUR LORGANISME DEFINITIONS DES LOUES

Dose Maximum Admissible cest la dose totale de radiation reccedilue par

un individu et jugeacutee incapable de causer des troubles appreacuteciables

au cours de lexistence Elle varie sil sagit de la seacutecuriteacute inshy

dividuelle dune petite ou dune large fraction de la population

Concentration Maximum Admissible Elle repreacutesente la concentration de

chaque radioeacuteleacutement dans leau et dans lair qui apregraves obtention

dun eacutetat deacutequilibre dans le corps de lindividu qui la ingeacutereacutee

ne donne pas une irradiation corporelle totale deacutepassant une vashy

leur de 03 rem par semaine dans lorgane critique (organe le plus

sensible agrave ce radioeacuteleacutement)

- 83 -

Officiellement la CMA dun radionucleide est lactiviteacute volumique

de ce radionucleide dans lair inhaleacute c dans leau de boisson

qui pour une inhalation ou une ingr -ion exclusive et continue

entraicircne leacutequivalent de dose maxi al admissible au niveau de

lorgane critique lorsque leacutequilibre est atteint ou apregraves cinshy

quante ans dans le cas de radioeacuteleacutements agrave peacuteriode effective longue

Leacutequivalent de dose est deacutefini pour les besoins de la protection

Cest le produit de la dose absorbeacutee par le facteur de qualiteacute

le facteur de distribution de dose et dautres facteurs adeacutequats

bull C H mdash C H -I I

UN Off

- C - C H -I I

OHOH

H C - C H - C H mdash C H -I I I I OHOH OH OH

CHmdashCH-CHmdashCHmdash i I I I bull OH OH OH OH

bullCHmdashCHmdashCHmdash OH- CHmdashCHmdashCHmdashCII- CHmdashCH=CHmdash 0 - + 1

bullC-

1 1 raquo II 1 1 II OH OH 0 O- OH O

Meacutecanisme proposeacute par H SCHERZ

iIV3~SITS LE E2CIT t 3 C C r i l

HT ESS SCIZICSS

U K - A S 3 E L L 3 H I

- bull bull -23 _ _ D E _ _ 3 A _ -icirc_sos

agrave 5- ^ ~ VF

Le Vico-yreacutesident de lUniversiteacute

Universiteacute de Droit dEacuteconomie et des Sciences

A I X - M A R S E I L L E III H - DUSSARDIc2

FACULTEacute des SCIENCES et TECHNIQUES 1raquo SAINT-JEROME Rue Henri Poincar 13397 MARSEILLE CEOEX 4

81raquo -

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Imprimeacute par le Bureau de Documentation

CENCADARACi1E

Page 14: ETUDE DE LA FORMATION DE L'ALDEHYDE MALONIQUE AU COURS DE

laquoM CO m

o ci

1

s

1

s

30 60 Temps de reaction mn

fig4 - Influence du temps de chauffage agrave 60C sur la reacuteaction Aldeacutehyde malonique - acide tbiobarbiturique

bull en labsence de glucose bull en preacutesence de glucose (molaire)

fig 5 ~ Variations de la densiteacute optique agrave 532 nm en fonctiua de la concenshytration initiale en aldeacutehyde malonique

- 13 -

Le coefficient dextinction moleacuteculaire e agrave 5J2 nm est tregraves

eacuteleveacute (56 10amp m - 1 cm - 1) Lee quantiteacutes mesureacutees pourront ecirctre tregraves

faibles ce qui est dailleurs le cas dans le glucose iiradieacute (de

lordre du Mgg)

IV - ISOLEMENT ET PURIFICATION DU COMPLEXE

En raison des tregraves faibles quantiteacutes daldeacutehyde malonique preacuteshy

sentes dans le glucose irradieacute cette eacutetape dans notre travail a deshy

mandeacute une mise au point particuliegravere

Laldeacutehyde malonique est seacutepareacute par evaporation sous pression

reacuteduite puis condenseacute dans un piegravege agrave azote liquide Le complexe est

ensuite formeacute par action de 1A1B et est purifieacute soit par cristallishy

sation soit par chromatographic sur colonne de cellulose Les technishy

ques opeacuteratoires sont deacutecrites dans le dernier chapitre

V - INDICATEURS NUCLEAIRES

Leacutetudedu meacutecanisme de radiolyse a eacuteteacute effectueacutee en utilisant

lisotope l 4 C introduit seacutelectivement en position 1 ou en position 6

La fraction de moleacutecule ainsi singulariseacutee peut ecirctre mise en eacutevidence

dans laldeacutehyde malonique purifieacute On pourra suivre ainsi le devenir

des atomes de carbone du glucose

Le glucose 1C 1 est preacutepareacute au laboratoire des radioeacuteleacutements par

action du cyanure de sodium Na - 1 4C s N sur le D arabinose le glucose 1 4 C 6 est obtenu agrave partir de cyanure de potassium K - 1 4 C = N sur lal-

do 5 0 (1-2) isopropylidegravene D xylofuranose

Le l e est eacutemetteur de rayons P peu

eacutenergeacutetiques facilement ralentis par

la matiegravere

Deux techniques de comptage ont eacuteteacute

utiliseacutees

le fortes activiteacute-

ou ctto-iej ave bull le (

-i fi o de lcrdre de --ra ltbullbull bull bull

bull c irraiieacute o y-lu t io let- CciarM )

le L- a l rriir en eacuteteacute neu1 bull

La --J bull bullltbull bull deacute te Leur ct aicr^

de ratire la r-j en-- iu i- bullbull te-jr rest pi s rroorcrro 0

la _aiteacute deacutercjeacutee (fi lt-bull)bull -cue avorc utiliseacute acirciis ce c a le

courtage or ucintiiiatio liquide Ici leacutererrie de radiatic-r S

r es t ccedilaj eacuteiTise dans 1 eipa-e v - rs L r de lecteur mais trans f eacute r-icirce

ar ienisatic - un olvait jcintillaieur rinaire qui retourne ~lt

leacutetat forianental er eacutenettat uu -uartur de iurriegravere ex-itart agrave

i tour un solvant scintillateur secondaire Les rnotons ue proshy

duit ce dernier en revenant agrave son eacutetat fondamental arrachent des

eacutelectrons agrave une rhotocathode creacuteant une impulsion electric- qui

est ensuite amplifieacutee- La r_reseree ugrave un corps absorbant une- grande

partie des photons lumineux se traduit par une diminution consideacuteshy

rable du rendement de comptage (fig ) Cest le cas du complexe

de laldeacutehyde naloniaue avec lATB Afin de supprimer cet effet de

quenching on brucircle les eacutechantillons radioactifs dans un four

sous courant doxygegravene Le gas carbonique 1 4 C 0 _ raquo=t piege ^laquor xa

rheacuteyiuml^i5thylaiAcircne et le carbamate incolore ainsi formeacute peut ecirctre

traiteacute directement en scintillation liquide

4 C Les activiteacutes speacutecifiques As = sont exprimeacutees

4 C + l S C i a C dans l e s deux types d expeacuter iences en nombre d impuls ions par mole e t

par dix minutes-

fig 6 Influence de le quantiteacute duiiumle solution 10 M daldeacutehyde malonique eacutevaporeacutee sur le rendement de comptage dun appareil GM

- 16 -

o 05 rng de matiegravere froide ajouteacutee

fig 7 - Diminution du rendement de deacutetection en scintillation liquida en fonction de la quantiteacute de complexe color non radioactif ajouteacute agrave la solution

Mais le fait dintroduire un marqueur radioactif dans u

-icircgt- L-icirct-gtTo ire radiolyse interne qui sajoute agrave celle rov

irradie tiu Ceci rous aregravere donc agrave faire une correction ^ bull

ltbull a- ti vite eacuterif i-e cor res oidart agrave la seule irradiation cz

NY-u a bullbullbullbull- ai srd Tx-ur i aldeacutehyde calonique provenant de la

Jicije u- ~amp-re ex teacute rieure - loue avorr ensuite mesureacute laldocirc

-rirjo total la difference CJS done laldeacutehyde produit ar

j- o cxti-rrc- ojle Cclt activiteacutes sccedileacutecifi--es sont rarpcrtO--

a- k-l-o J e deacute art

I _ MISS EN EVIDENTE DE LALDEHYDE KAgraveLC-IQUE DAiiS LE bullbulliLIXOSE

IRRADIE DEFIITIC- DEQ SSLX EFFETS DE RAiI0LIuml3E

_e Rf de rci^raticn Jr euii iideg do jiiico doc ^om lox^j OL tbull-

bullbull partir du glucose irradieacute ot ie laldeacutehyde maloi ue teme-i ot

E cur re de rar sa forme eacuteioiiie laldeacutehyde raicirc oriie ab~

crce e lumiegravere violette [5^]- Le r ax i mur d abc or tier 01 milieu bashy

sique e iue = 2c m ( roeiTirieri d exi tion moleacuteculaire

27 0 ~ cm - 1 j et agrave 2HH r~ cr mille aide Le spectre Itruviclet

du glucose bullrrayieacute preacutesente les mecircmes caracteacuteristiques (fig- 9) raquo alors

que le glucose teacutemoin nabsorbe pas dans cette reacutegion

Ces reacutesultats montrent ue laldeacutehyde rralcniqije cet iriicc-ta-

blemert preacutesent dans le glucose irradieacute Pour les eacutetudes quantitatives

nous avons utiliseacute la mesure de labsorption agrave 532 nn du complexe ATB

meacutethode simple et reproductible

Les reacuteactions de radiolyse peuvent ecirctre initieacutees de deux faccedilons

Soit directement par distribution de 1 pijic agrave la moleacutecule elie-

i-ecircme (cest leffet direct encore appeleacute primaire) soit indirectement

par la formation agrave partir de leau de radicaux hautement reacuteactifs qui

agissent ensuite sur la moleacutecule de soluteacute (cest leffet indirect enshy

core appeleacute secondaire) La teneur en eau de lamidon industriel eacutetant

relativement eacuteleve (13 ) les deux effets doivent se superposer au

cours de lirradiation f est la raison pour laquelle nous avons eacutetushy

dieacute le meacutecanisme de formation de laldeacutehyde malonique dans le glucose

irradieacute sec ou en solution

100

30

60

40

20

i i | i i i I | i i

50

I II I I

i H laquo

150 2 0 0

i l

250 3 0 0

fig 8 Spectre de masse du complexe aldeacutehyde alouiquo icide Uiioharbitiri

Speotromegravetre ugravee masse L KB 9 000 Ocirc entreacutee direct T^ - - -itO0

ig 9 - Spectre UV du glucose irradieacute 1 - traceacute en milieu acide 2 - traceacute en milieu basique

KIVLfc JE I tKFE PfclKAcirclki

I --bull i-re C gt 0 e rroies dald--hy ie ^

(-IiiCoucirc ltt jar ireacuteccedilarad

Influence de la nature du Kaz

Le rerderent radiolytique en aldeacutehyde ra

ugraveart de la nature de latmosphegravere dans 1

glucose en cours d i rradiat ion En part i

doxygegravene n est pas neacutecessaire agrave la reacuteac

- Influence de la tempeacuterature

On nobserve pas de variations dimportance ro

tempeacuterature dirradiation dans le domaine 0degC

vancicircie au-dessous de 0degC la teneur en aldeacutehyt

plus faible comme elle lest dailleurs pour

tie des produits de radiolyse de lamidon Il bull

dans ces conditions les radicaux libres former

moleacutecule de glucose se recombinent rapidement

glucose rad -raquo-B + H recombinaiscn

T 2 50 750 125 0 Dose krad

fig 10 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde raaloiique

y^- Premiegravere seacuterie de mesures bull Deuxiegraveme seacuterie de mesures

Apregraves irradiation le glucose est dissous en concentration molaire dans de leau distilleacutee

Temp uc +00

fifjll - Influence de la tempeacuterature d malonique radioformee

bullPremiere sirie de mesures bullDeuxiegraveme ceacuterie de mesures

irradiation sur la quantiteacute daldeacutehyde

i COC L- vla _ i W

bull-bull gt - - - U - U L i bull lt

bull bull bull - bull bull _ bull bull bull c r i o y -

-aitre iuml a u t a i t i l - i inu c r t a r t e

bull- v o v - i i r- - bull - -OJ-

L ara y x gte c bull re 3i t

i V----- r e Lrv- ij a bull_bullbull-

= -irT i v ie laquoa t i t v bull- -iv J pound -bull JCI1 e r a d i o f c r r v 5 - en

_ e t (bull - r pound oa - - - o- bullbull -o i or a r n b l e e = e e l --c

a - i i ^ ] - ampl -poundbullbulllaquo OLVOL rof i - t -o r a u c-noJIcirc t i o r J e deix

bull aa- - - t - c -

- -1 bull -e - e bull r eacute cdV-rac a j x j u M e Jiuniiii tC- a t t r i -

iil v agrave bullbull t a b i i ^oi-e t i e ia i - v hyror--i- e t re I C J h y d r o -

1 bull- i-j co u t -ox Je e a u CC-J l i a i s o n s r - e r n e t t r a i e n t

AIU j a r t l e t r a f e - t ci eacute no r e i t le 3 i r o l e ^ u i e s a c t i v eacute e s agrave l e a u

t_ r icirc amp i t r e j a r t une p a r t i e de l eacute r e r r i e r e ccedil u e s e r a i t a b n o r b eacute e

r l u ^ r r Jr tur ir

ltt r a n s f e r t agrave l e a u

r a d i o l y s e

rjj-t bullbull_bull agrave e s l i a i s o n s h y d r o g egrave n e

I ig12 - Influence de deux mois de conservation de glucose irradieacute sur le spectre en lumiegravere visibleapregraves reacuteaction avec lATB 1 - Tempeacuterature de conservation + 30degC 2 - Tempeacuterature de conservation 0degC 3 - Tempeacuterature de conservation - 40degC

DO

53

2

f

05 laquo

03- ^y

01-

1 10

1 3 0

H u m i d i t eacute (

fig-13 ~ Influence de lhumiditeacute du glucose sur la quantiteacute daldeacutehyde maIonique radioformeacutee

- 27 -

Les radicaux de leau pourraient eacutegalement particix-er agrave leffet

protecteur en donnant par recombinaison le glucose de deacutepart ou

on modifiant 1 eacutevolution des radicaux mis en jeu laquoans la formashy

tion de laldeacutehyde- Cot aspect sera eacutetudieacute ulteacuterieurement avec

le rocircle des OH-

mdash U effet activateur preacutepondeacuterant aux teneurs en eau eacuteleveacuteer

correspondant agrave ce que lon deacutesigne par effet secondaire et at-

trifcuable aux radicaux de leau hautement reacuteactifs

radiation V glucose raquobull aldeacutehyde nalonique + autres produits de radiolyse

[radicaux intermeacutediairesmdashaldeacutehyde malonique + autres produits de radiolyse

f - Influence des piegraveges agrave radicaux libres

Laddition de K Br supprime les radicaux OH de leau formeacutes en

cours dirradiation La teneur en aldeacutehyde malonique est alors

constante pour des teneurs en eau comprises entre 0 et 75

g - Influence de la structure cristalline du glucose

La structure cristalline du glucose irradieacute contrairement agrave ce

qui a eacuteteacute observeacute avec laciditeacute radioformeacutee Q53]ina pas dinflushy

ence sur la quantiteacute daldeacutehyde obtenue On peut penser que les

diffeacuterences observeacutees entre les formes anomecircres du glucose ou eacuteii-

tre les divers sucres isomegraveres lorsquon effectue les irradiations

agrave leacutetat solide sont effectivement dues agrave la steacutereacuteochimie relative

des groupements hydroxyle

h - Influence de la configuration anomeacuterique du glucose (fig 14-)

A leacutetat solide le glucose 3 conduit agrave un rendement radiolytique

16 fois supeacuterieur agrave celui du glucose commercial qui est constitueacute

principalement de forme a comme nous lavons veacuterifieacute par chromatoshy

graphic en phase gazeuse des deacuteriveacutes trimeacutetfaylsilyleacutes

532 Longueur donde nm

^ i n uo-nerl re ri- o - r u ie arit-- -i a iagraveocirchyie na loni rv i i iofcrraeacute

t i^coo 0

^

CH2OH

tfUgrave Cs-^mdasho

r ~- L CHOH

HO^C 3 amp H OH

D-G111CQSE

CHOH CH2OH

anomfere (3 bull X _4Bnm_ere o-

Mar Liair-2 isotopiques

Cec cxjl-rierces nous ont conduit agrave travailler dans des corciii-

ii re ot pas rigoureusement anhydres puisque les composeacutes -

-- - o-i livreacutee er solution aqueuse Mais avec 10 dhuiriditv

-i ours lapparence physique dune poudre et la figjre S bull

ratre ue le rocircle de ces 10 est faible sur les proportion

jeacutehyde malonique radioformeacute

le coiution de glucose marqueacute (Cj ou C s ) est incorporeacutee de fa-

] lus homogegravene possible agrave du glucose froid anhydre la teneur

eau finale est de 10 le meacutelange est ensuite irradieacute agrave 0 Er-

Apregraves dissolution distillation sous vide et purification par v-

tnatographie du complexe avec lATB les concentrations en aldeacutehv

ma]onique sont mesureacutees en moleslitre par colorimeacutetrie (D0- gt

du complexe ATB) en se reacutefeacuterant agrave une courbe eacutetalon les activit

deacutetermineacutees par scintillation sont exprimeacutees en coups par 10 m

al de solution Capregraves deacuteduction du bruit de fond)

- 30 -

[As (malon)l As (glu) J A

nb coups Lactiviteacute speacutecifique As Crnalon) = des eacutechantillons

nb de moles est pratiquement constante au cours des trois derniegraveres opeacuterations

le complexe eit donc suffisamment purifieacute-

Or deacutetermine eacutegalement lactiviteacute speacutecifique As (gluj du glucose A devrait repreacutesenter la fraction dal-

JA deacutehyde malonique provenant de lextreacutemiteacute du glucose marqueacute (1 ou 6)

Cependant nous lavons vu le glucose est le siegravege dune radiolyse

i terne par les particules de lisotope radioactif- De laldeacutehyde

malonique marqueacute est susceptible decirctre produit en quantiteacutes daushy

tant plus importantes que le stockage avant irradiation a eacuteteacute plus

long Il ne perturbe pas de faccedilon appreacuteciable la densiteacute optique

agrave 532 n-m- (le glucose marqueacute est en quantiteacute neacutegligeable) mais

augmente lactiviteacute et par suite lactiviteacute speacutecifique

Afin de calculer le terme correctif du glucose marqueacute est ajouteacute

agrave du glucose froid deacutejagrave irradieacute dans les mecircmes proportions et les

mecircmes conditions que preacuteceacutedemment Laldeacutehyde malonique radioforme

non marqueacute est utiliseacute ici comme entraicircneur et on mesure lactishy

viteacute speacutecifique du complexe purifieacute que lon rapporte toujours agrave

celle du glucose pour tenir compte des fluctuations de marquage

|As (malon)|

[ AE (glu) J = B B

bull Cest en fait la diffeacuterence A - B qui repreacutesente la fraction dalshy

deacutehyde malonique formeacute par irradiation provenant de lextreacutemiteacute

eacutetudieacutee de la moleacutecule de glucose

Les reacutesultats sont rapporteacutes dans les tableaux 1 et 2

On peut en conclure que lorsque le glucose est irradieacute agrave 3 eacutetat soshy

lide agrave la teneur en eau de TO semblable agrave celle de lamidon inshy

dustriel 23 de laldeacutehyde malonique sont issus de lextreacutemiteacute alshy

coolique et 13 de lextreacutemiteacute aldeacutehydique- Aux erreurs dexpeacuteshy

rience pregraves la somme des fractions corrigeacutees est eacutegale agrave 1

Tableau ndeg 1

Glucose J C B

Teacutemoi El rradieacute

Chrolaquoatograpnie Ndeg 1 2 3 i 5 1 P 3 k 5

Concentration de leacuteluat 365 k8 bulla 237 86 155 6 81 15 x 10 mml

1er comptage corrigeacute 597 596 5gt2 258 31it 5668 2336 3152 4950 coups10 m

2egraveme comptage corrigeacute 599 ^95 53 223 30H 5658 2259 2758 52t3 coups10 mn

Activiteacute speacutecifique 1 16 12ltt 12 111 362 365 389 389 328 x 10- coupe10 mnm

Activiteacute speacutecifique 2 161 103 12 9ltt 350 365 376 3raquo0 ii 9 x 1C- coups10 mnm

Rendement total 60 33 7 E 53 20 10 E

IV ne ugravet J ^rrcc lion

ionibrc do ^oupjiO mn tour 0 rj iicoce Jo deacutepart

A c t i v i t eacute opocircciiiiue on coupunio Lev 0 ru du ^lucoiio -k iucircparl -

A c t i v i t eacute speacutec i f ique moyenne do 1 a Lileacutehy malonique p u r i f i eacute (coupanolc 10 mu) raquo t o 9

Propor t ion As mal or

AJ g l u

l-ro

Ai rrjaJu

riv

Giucoije i-C

I r r a d i eacute

Chromatographie Ndeg 1 1

2 3 lt

Concentration de leluatl 118 95 91 pound60 IS1- 1 Iuml 50 bull

1er comptage corrigeacute

2vvfi -yr-iit--

ActiviU- C- i fi

Rendement l rtaj

Terme de correction - V7fclt-

Nombre de coups10 mn pour 01 ce de gluc ose de deacutepart 9 600

Activiteacute speacutecifique en coupsmole10 mn du glucose de deacutepart 21109

Activiteacute speacutecifique moyenne de laldeacutehyde malonique purifieacute Ccoupsmolo10 mn) 45109

As malon Proportion mdash raquo 214 As glu

Proportion corrigeacutee

As maloni As malon] glu I As glu

lt 000

gt010 9

16 9 10 9

- 25 -

La moleacutecule daldeacutehyde malonique contient donc toujours soit le

bullarbone 1 du glucose (dans 12 des cas) soit le carbone 6 (dans

icirc de cac) ce qui exclut leacuteventualiteacute de formation agrave partir

de atomes t3 ou ^^5 dailleurs peu probable car elle neacuteshy

cessite deux ruptures de la chaicircne carboneacutee

- Propositions de meacutecanismes

Leacutenergie de la radiation va entre autre exciter la moieacutecylo w

TUagrave la rupture- La reacuteaction corrneicera par la scission de Is Iilaquo

son la plus faible Nous discuterons plus loin les facteurs cor c

rationnels qui peuvent orienter cette coupure initiale On peut

proposer deux meacutecanismesi compte tenu de la double origine de la

deacutehyde nalonique

a - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute alcoolique

La rupture initiale de la liaison heacutemiumlaceacutetalique peut ecirctre e

visageacutee comme une scission conseacutecutive au deacutepart dun radin

H du carbone 1 cette eacutetape endothermique neacutecessite enviroi

92 kcal

H OH 0 OK

c bull c

a (CH0H)3 (CH0H)3

S s c i s s i o n

0 CH MJrad bull CH

CH OH CH 2 OH

I glucose II

La rupture de la liaison C 3 - C 4 (83 kcal) et le deacutepart dun H

du carbone 6 (99 kcal) neacutecessaires agrave la formation de laldeacutehyde

malonique peuvent ecirctre suivis de leacutetablissement dune double

liaison C=C (-egraveh kcal) Un des radicaux (III) obtenus est un

glycol allylique On pourra consideacuterer un radical comme une

espegravece deacuteficiente en eacutelectron donc stabiliseacutee par loxygegravene-

0

copy

1 a iiflicircryde inaj -ije

bull bullbullgt i i^ i torrvid iuiro ( I I ) cnbi- ecirc t r e conf i r

ijfe e ocircviucircoicirc-cc- au la iuml ia ra to i ri- _ igt5] i a c ide 5

iquucirc (VI)

- 3 -

O CH

C

(CHOH)

I H r ~ CH

I Ciyii

I I

0

b - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute aldeacutehyacirci^-jg

Le deacutepart dur hydroxyle OK neacutecessite jie eacutere celle de la rupture de la liaison C mdash O heacuteria

Lattaque en C a est susceptible de conduire agrave selon le processus suivant compeacutetitif du preacute^

H 0--

-C

H C ^ OH

(CHOH)

I CH

ad

O CHjOl c_oi

I VII

- amp -

Apres coupure C3 mdash C4 et reacutearrai pounderrciit (^ kcaiuml )

H OH ii

iC mdash OS

CKOE

0 Ci

CiiOK

VII

Ciijugrave

VIII

i-aldeacutehyde iralcnirje cet obiom r ar hyagraveroiv^c -io bullbull

du dosage en milieu acide

- mdash c

CHO

0-0-

CHO f

r-CKO

aldeacutehyde malonique

Remarque On peut envisager aussi daboutir agrave la forme eacutenolique de

lacetal daldeacutehyde malonique cependant leacutenergie neacutecesshy

saire est supeacuterieure (19 kcal)

- 39 -

H 0

i C

| 1 HC

J -CHOH

CHOIi

1

CH

CB^OH

Examinons agrave preacutesent comment ce5 icirc pothegraveses saccordent avt-j It-J

variations observeacutees de rendemen radidytique en fonction des

conditions dirradiation et des aracteacuteristiques du glucose

mdash La preacutesence doxygegravene nest y -bull neacutecessaire pour lexplicatio

des deux meacutecanismes elle nu pas non plus dinfluence sur la

quantiteacute daldeacutehyde malonique ruiioformeacutee-

mdash La constance du rendement radiolytique en fonction du deacutebit de

dose deacutecoule de lobservation preacuteceacutedente les pheacutenomegravenes de

diffusion gazeuse (0= par exemple) nintervenant pas

mdash Il est difficile de relier les variations en fonction de la temshy

peacuterature dirradiation aux hypothegraveses eacutenonceacutees Si certaines

eacutetapes sont endothermiques dautres produisent de leacutenergie et

le bilan global doit ecirctre sensiblement nul puisque la concentrashy

tion daldeacutehyde malonique reste la mecircme entre O^C et 8odegC Or

les meacutecanismes a et b sont endothermiques Il na pas eacuteteacute tenu

compte des eacutenergies de reacutesonance qui peuvent stabiliser certains

radicaux (allylique en particulier) ni du facteur entropique

De plus le couplage avec dautres reacuteactions se faisant sur laushy

tre moitieacute de la moleacutecule est susceptible dapporter une partie

de leacutenergie neacutecessaire

bull b orvi- or 1er f a ib l e s irvv iri

rrv c i a eXfo i i Un-- i

bull bull i i i la x uvvc ceux AcircQ l - a H

j-t J iecirc^oxygl jTOise ai iJe kl ucircri bull

bull_bull bull-bull riri e reacutejerlto i t rbr

gtil - c K ^ e r t j cur ie tcie- er

et t ai a i J i t io ie c ^e bullbull t cera

c- F L( raquogtpound-huxi-- raquo j bull -e ieiJ ^orif or-

i -rtiiej ont r eacute a c t i v e s avi-c Loorr

iil io ia-icirc lec o rb i t a l e Libres de^

a^ u c t raiwar t ir a r a l l egrave l u a avec la

i L bull - o^c r--^le alt f l u^e ^ouc-

i- bull-bull - bull riabullbull- f ac i l i t e - d ouve r tu re

i-- a r j bull i bull s i o n acircani - anonegravere B uc

-ic- ccriit e offot i jr rcr-ierrert

fii- -ltbull - ircrta

g bullltx

v

0 0 n

R

lti o ^ v ~rv

0 0 B

I

A C F sont reacuteactives B D E sont inertes [55]- Incorporeacutees da

un cycle agrave 6 centres At B C conduisent aux trois conformations

dun composeacute anomegravere amp dont 2 sont reacuteactives D et E corresponde

agrave une forme o non reacuteactiveraquo dautre part S ne peut repreacutesenter -

cycle pyranose

0 -o-

1 I

CHjOH

etegravese dne attaque sur le carbone en position 2 dans le

iiicircre b est confirmeacutee par la quantiteacute daldeacutehyde malonique

formeacutee dans le glucose le galactose et le mannose En ef-

la corfiguratior anomeacuteriaue de ces trois sucres est iden-

(fcrne bullgt largement preacutedominante) et on peut penser que la

--ipatier au premier meacutecanisme est semblable La position de

roxyie e imposeacutee par lencombrement de CH sOH est eacutequato-

pcr ie glucose et le galactose et axiale pour le marrose

ior poundeacutereacuteraiemeit plus labile Expeacuterimentalement le mannose

it i uicirce quantiteacute daldeacutehyde ma ionique supeacuterieure agrave celle

oacirce et au galactose

Sriverraquo les conformations preacutefeacutereacutees

Glucose

OH en 2 equatorial OH en 2 axial

Or

OH en 2 equatorial

- lto -

Extrapolation aux polymegraveres

Les rendements radioly tiques rapporteacutes comme luniteacute deacutenergie le

rad agrave 1 gramme de matiegravere irradieacutee de deux polymegraveres le maltose

et le maltotriose sont intermeacutediaires entre ceux des formeacutee raquo ot

S du glucose

Or la conformation de la liaison glycosidique est ogt dans les deux

polymegraveres celle du reacutesidu reacuteducteur est principalement 5 (veacuterishy

fieacutee pour le maltose par chromatographic caseuco des deacuteriveacute- trishy

meacute thy 1 silyleacutes) Il semblerait donc qo tous les groupements arhy-

droglucose sont sensibles agrave leffet primaire -uils soient initia

lerert libres ou inclus dans une chaicircne gluconidique Dailleurs

dune part les meacutecanismes proposeacutes plus haut ne mettent pas en jeu

le carbone dautre part la diffeacuterence de position de 1 hydro-

xyle en t dans le glucose et le galactose eut sans influence On

doit donc tendre pour lamylose au mecircme rendement que le glucose -gt

tableau 3

ciyni CcedilH2OH

S OH A OcircH

Types de polymerisations de lamidon

amylopectine

)H OH Glucose 3 I rcsidu

^

llltlH 2 reacutesiduraquo

Kaltoeriost 3 reacutesidus

CBjO

deg J

C H2deg

CH20H CHjOH a l l o a o laquo I t roae

CHO

CH20H r i b o s

g l u c o s e

CHO

VII o mannosfl

CH 20H CH 20H CH 20H CHjOH guloae idoso galuctose taloiraquo

x y l o e c CHjOH

l y x o s e

CHO

t CH2QH

tfrytbro se

CH20H t h r eacute o s t

h Cil 20H

a l d eacute h y d e g l y c eacute r i q u o

Configuration dos ALDCSi-

- i7 -

III - ETUDE DE Lbull EFFET OcircECOJJD SE

L eacutetuje de la formatior daldeacutehyde rca Ionique agrave partir de sucirclu-

io do flu cosy a --to rrotiveacute- ir lo fait que dans 1aridor irdusi-

rou 1 avjii Jit ue -juantit or neacutegligeable deau est vrais erb la io

rcrt ro^ onsable cor me dans bullbull glucose hydrateacute d ure partie de ce - bull

-oliiL- ISMre part u - caioiC avait eacuteteacute proposeacute r-ar J ~ he r

bull Tit ^oj j t il eacutetait inter-- ant do -eacuterifier ses hypothegraveses

Le poundj ucose cet irradieacute sauf speacutecification cor traire raquo sr s-gtlu-

lion aiueuse agrave la concentra tir de C M i tempeacuterature ordinaire bull-

bull reacute seiee dair ei r la dose bullbull C i Mr ad-

Les quantiteacutes daldeacuteh malonique formeacutees sont alors beo-cou

Lus importantes aue celles et rveacutees lorsque le glucose est irradieacute

bull- leacutetat sec Cette diffeacuterence s t due agrave la tajue des moleacutecules de

jeluteacute par les radicaux radioft -es de leau (effet secondaire)

- La radiolyse de leau

Le meacutecanisme de formatio des radicaux libres de leau est encore-

incertain Toutes les th lories partent cependant de la repreacutesenshy

tation suivante de lionis- lion

rad +

0 raquo- iiuml30 + e

Ces deux espegraveces peuvent se recoisbiner et provoquer la coupure de

la l iaison 0 mdash H

e + ^ 0 + ^ H + OH

ou reacuteagir sur l eau [55 agrave 57

e + H_0 - OH + H

H^O + ItjO ~ H a 0 + + OH

H30 + OH m- 21^0

e + Iuml^O ^ H + OH

Enfin les eacutelectrons peuvent ecirctre rapidement hydrateacutes ( 1 0 - 1 1 sec) [5S]

e raquo- e~ Therm raquobull e~ aq

- i(8 -

Les espegraveces initialesreacutesultant Je lionisation de leau sont

donc H OH e~ aq

Dans un second ter-ps -lles peuvent engendrer des espegraveces moleacutecushy

laires stables

IcircOH

-r OH

Lors d i r r a d i a - i o n i eai ire 1 hydrorvrnc rjcleacuteculaire e t l e erc

-yde ihydrc t e ^ r t i i p e r t rajidere t bull ne r eacute a c t i o n er chaicircne

__y agrave 60]

Hi + OH mdash HO - ii

H + IcircLO laquo- bull 0 + OH

H + ^degs ^deg

L preacutesence doxygegravene dissous de nouvelles espegraveces transitoires

ont forneacutees

H bull- 0 2 ^ H0 2

2H0 2 raquo-2iE02 + Craquo2 OH reacuteagit avec i^O maintenant en

OH + H ^ ^ H0 2 +^0 excegraves devant H^ [57

H + OK raquo- K_0 ]

Leau pure ou satureacutee doxygegravene irradieacutee conduit agrave dec intermeacute-

diaires qui en se recombinant restituent plus ou moins rapidement -

leau de deacutepart _

Lorsquune partie des radicaux OH est utiliseacutee pour reacuteagir avec ^

un soluteacute par exemple le glucose il y a accumulation de peroxyde S

dhydrogegravene -

i

- 9 -

1 i i 2 0 mdash H + Z OH

K K + 2 0 2 H 0 2

2 HO s - Kg0 3 + 0 2

2 pound plusmn j c o s e + 5 OH raquo p r o d u i t s de r a d i o l y s e

c ^ l u c o r - e + ^ H 0 + 0

La presence de peroxyde dhydrogegravene dans les solutions io r_ r

ou agraveaicircu 1urido humide ( jgt t) irradieacute a eacuteteacute er effet mcrtreacuteo

colcagraveneacutetrie [5S] Il ne provient pas du glucose- lui-mecircme r -

en trouve pas jar irradiation agrave leacutetat sec [59] [^0]

Irflueree des conditions dirradiation et des caracteacutericti -

a - influence de la dose et de la concentration

Lors des irradiations du glucose sec ruuz avons noteacute bullbullbull

quantiteacute daldeacutehyde malonique variait lineacuteairement ave bullbullbull

pari la dose dirradiation et la quantiteacute de produit irr--

dautre part-

Les caracteacuteristiques de leffet secondaire sont sensiblerie

diffeacuterentes (fig 15 et 16)

mdash Ainsi la concentration daldeacutehyde malonj icirci crnicircl i v ^

dose et tend vers une limite Aux fortes doses dirradiai c

et aux faibles concentrations de glucose on observe de

plus une deacutecroissance Ceci peut ecirctre imputeacute agrave la radiolc

de laldeacutehyde malonique ou agrave sa destruction par reacuteaction

secondaire avec un autre produit de radiolyse par exemple

aldeacutehyde malonique - raquoraquo hydroxy-alcoyl peroxyde mdash-^ acide maionicr-

En outre la formation daldeacutehyde malonique est indeacutependante

de la teneur initiale en glucose dans un certain domaine do

concentration On peut adopter pour expliquer ces variations

une hypothegravese voisine de celle de ALTMANN [61]

- 50 -

Dose (Krad)

ir 15 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde malonique agrave partir de solutions de glucose

M 1 - concentration initiale du glucose TcggF

M 2 - concentration initiale du glucose -7mdashbull 3 - concentration initiale du glucose

2D

- 51

c j CM [ C O

oj

02

10 r2 i6-i 21G1 [Glucose] mi

figlb - Influence de la concentration initiale en glucose sur la variation de la quantiteacute daldeacutehyde malonique radiofonnee (solution eau dis t i l leacutee dose 0 f5 Nrad)

o c lu

-bull M bull i f bull u - 1

r - a r - i - a w c bull 1- bull i -ni

dcc- J i r r a d i a t i o r

^ = i(UcircH k (Pbdquo ) (oH) d eacute d u i t de raquo- (lt) e t ( 3

o o r r s c Gi d u t r _ i t u

f a ~ t e u r de c c r v e r c i c r G It r e r d c n e j t e f o r n a t i o den aux Oli G 1 - D e t i c ue~- v a l o j r i u i t i a l e u du g l u c o s e e t de P

l e - r a d i c a u x d i j i a r a i s j e n t e C ~ 1 0 ocirc e c Donc

agraveOH

7 OH =

bullpoundbull ampC e t u GOH = OH ( k g l u 0 + kj P Q )

cr GOH

en r e m p l a ccedil a n t d a n s ^

dll k a G(OH)

ltD ~ k g l u 0 + k p P 0

( g l u ) on p o c e K = k a [G ( 0 H ) 1

k g l u Q + k P 0

9- ^ j j = K ( E l u ) = K ( c i u 0 - M)

- 5 -

(glu - M) = K M d H - d (8 l uo H) car gluc - constarte

= - A ducirc (eiu0 - K)

^ glu - H = C e c o

pour D=0 K=0 C=poundiu0

15- Cpoundiu0 - Hy = giuc (e gt

U M = gluc (1 - eK D)

la representation de cette fonction est donneacutee firre

La juartiteacute de produits radioforrceacutes donc daldeacutehyde maloniyue

ivor la dose puis tend vers une limite

Le- reacutesultats expeacuterimentaux sont plus complexes et aux fortec

plusmnoir lavons vu laldeacutehyde malonique est lui-mecircme deacutetruit

Un calcul semblable permet dexpliquer lindeacutependance viocirc~agrave-

de la concentration initiale de glucose

par deacutefinition on peut eacutecrire

i amp r I u l icirc k bull (G OH) 1 dH

k1 elubdquo + le P

dapregraves 8

k G (OH) 6 GM = S i uo G M = rendement de

k glu0 + kp P 0 formation de

17- agrave - -Jpound-L_ bull _Ji_ipound G H k G(OH) k glu0 G(OH)

Lorsque gluQ ^ P Q GM est indeacutependant de la concentration en

glucose

Cest le pheacuterioegravene important traduit par la courbe theacuteorique figu

et observeacute expeacuterimentalement figure 16

G i j 0

Dose

f i r - - Repreacutesenta t ion graphique de M = J 1U 0 (1 - e~ )

Glo 0 laquop Glu 0 gtP 0

fig T8 - Representation graphique de J_ k 1 kp Po gH gTOcircET (en fonction de la concentration en glucose)

k iTOcircST + k glu0

- gt -

I l faut orf i otor ro l e ra ort r^-U-hy it- ma i oni-jue radifucircrir

lt- io t-ilaquobull-bull i rr iitgt -bullbullbull ru i r --lArab L lt-ltt laquoari a gt oree

r ^ t i c bullbull f~-bull OJ-o aug^ei i c i i ^ - t -- l nvu- v irL- f a i t

bullbull bull bull L r jr t M - i - ra o^^ av-- le r - 1 -

ni bull i- rcrt v J 3 rt i ~i l i ocirc rerre CH

ave- JI k ie 16 CH M - 1 2 c 1

Lour ad ii tier avs irra-Jiatio di iie la -j-uajLiiI- daldeacutehyde ma-

loni jue (fie- ^ ) ampJ- revanche lef fc t est iwcroocirc apregraves saturashy

tion dec solutions par le p rot oxyde dazote bdquoG qui induit la forshy

mation dec radicaux OH agrave partir des eacutelectrons aqueux (fig 22)

e aq + iumli20 raquo- K 3 + 011 k = 86 1Q 3 M1 sec 1 [63]

Lespegravece reacuteactive de 1eau responsable de la formation de 1AH

es donc bien le radical OH

- 5 -

fig 19 - Influence de la concentration en glucose sur le nombre de moles dAM radioformeacutees par moleacutecule de glucose-

- 56 -

i

j

532 1

i O a 1

i 20 bull

1 i

10 lt

i

^y 2 4 6 8 10 12 Pil

fig 20 - Influence du pH dirradiaiumliOiumli sur la formation daldeacutehyde aaloiugraveque laquo (solution molaire de glucose dose 2 Hrad)

tPieges agrave OH] m

fig 21 - Influence de la concentration de divers piegraveges P -iia libres sur la formation daldeacutehyde malonique -~u - -s - lirradiation Y du glucose en solution -olcire

1 - CH3 CH OH

2 - CCH) CE OH

3 - K Br

60 -

- 5 mdash 1

51er-

f iCcedil 22 - Evol^t io le -I-ilv^- ial^1i c x ucircaii1 ormeumlegrave ^onct ion de la conceji trat icirccr uc ^IUCQJU OU preacutesence de

mdash 1 - KbdquoQ

mdash 2 - Teacutemoin eau distilleacutee

mdash 2 - CK3 CH OK

- 61 -

kcrarrie Le r a d i c a l OH ea t connu pour ecirc t r e un pu issan t cxyia

r eacute a c t i o n avec KMn04 e s t pa r exemple l a s eu l e oj i l J

j o r t orrre ur r eacuteduc teur - Dune jjianiere geacuteneacute ra l e i l

s u s c e p t i b l e d a r r a c h e r un hydrogegravene

H K

I ^ I R C mdash 0 mdash K ^ O H raquo - H C f R mdash C C

I ^ I R fi

E rrilie busiq-je i l e s t deacutecoEposj e t le r a d i c a l C

possegravede des p r o p r i eacute t eacute s semblables

OH OH mdash HjO + 0

K K

I ~ ^ _ R mdash C mdash 0 mdash H ltdeggt0 R mdash C mdash 0 + vil

I ~ I R R

R R

I I O H + S mdash C OH R mdash C mdash 0 + K_

I

- Marquages isotopiques

A une solution 5 10 M de glucoso pH 1 1 satureacutee doxygegravene esz a c

teacutee une faible quantiteacute de ce sucre marqueacute au 1 4 C en position Cx

ou C s

Apregraves irradiation (5 Mradi 130 kradh) laldeacutehyde malonique est

seacutepareacute comme preacuteceacutedemmentraquo Les purifications du complexe ave 1 bull

sont effectueacutees par cristallisations successives dans leau et par

chromatographic de partage sur colonne de cellulose Lactiviteacute

speacutecifique eacutetant constante au cours de 5 opeacuterations on estime que

le complexe est suffisamment purifieacute

Glucose rrgtaroieacute on p o s i t i o n

11deg c r i s t a l ltdeg c r i s t a l - ^ 0 u r i i U a l i c c r i s t a l icirc e l u a t chrc-

i - a l ( n o i e s ) i bull 0 mdash - Q- V 10 - 5 10 _ - 0 06 10-

A t i v i t eacute t o t a l e VL- 0 s i Mi tes

10 o i 1 C S i j 10- J 0 1 0 t is- 10 e

- i v i t ocirc s p eacute - i - i 21 10

0 1 ) h

jucircoitioi ugrave

bull - i m a l I n o l e ocirc ) 1 1 8 E io-= 115 1 0 - 6 03igt 1 0 0187 10 - 0 05^ 1 0 _

gtbullbullbull ivitiuml t o t a l e o rs 10 minutes

o- bull5 10= i 10 s idj 1 0 - e10 10-

- icirc i v i t eacute speacute = i -3V o 1 0 iK 10 1 c iraquo 1 0 1 0 ltt 1 0 1 0

b 1 0 1 0

i ----is~iumlrt - S bull - - bull bull - -JIuml l ^ 1 5lt

La r a d i c l y s e i n t e r n e e j t i c i neacute^IigeaLiO levant c o l l e p rodui te r-ar

le rayonnement car l a juantivl- Jali-Shv-Jc- ralor i ^ e ferrreacutee ir

i r r a d i a t i o n 7 e s t t r egrave s s^ i icirc r i eure gt e ucirc p glucose j e

Les bull amprOto rer-reacute^prrTit rraio-iq^e contenant l e carbone rcarqueacute -n-t bullbullbull-i- - - LJvemert de 8 igt e t

10 icircioir 1^ -lLiBaiiumles a ldeacutehydiqje e t a l c o o l i q u e

P ropos i t i ons de ae--ajd^mea

ues meca-Jpoundr5 voa r -_-

i-i-jpound lt--v-2- -Liri T L

v l a i t que- l-Mg-^t ^ t i

viuml-ovoja^ pour l a r a d i o l y s e en mi l ieu

-bullelle en s o l u t i o n en tenant compte

r a d i c a l -OH de l e a u

- 63 -

On peut concevoir que lattaque du radical OH conduise agrave

chement de H- sur lhydroxyde du carbone t

H OH

Y CHOE I CKOH

I HCO^K iO

CK OH

1

H OH -C I CHOH I CHOH

HCO I

mdashCH I CJLOH

II

Le rearrangement du radical II aboutit apregraves rupture de la

C mdash C au composeacute III

H OH

-V CHOH

H C amp + 7 kcal

mdash-c

I CHOH i CHOH

CHjOH II CHCK III

te composeacute III peut ensuite eacutevoluer agraveampns deux voice digegravere1

H ^0

I

a - Hydrolyse de la liaison aceacutetalique

CHO

CHOH

__ CHOE CHOK

COM

CEO

CKOH

CE OH

IV

l

H OH C

_ II

v- 2 C bullbull=lt-

Laiiic - i et cr suite rOcej^aire dc

-ur ie carl-o-e c du r a d i c a l V c e t t e

j i t d i rec te-re c o i t ar i i t e r n eacute -

cc

c

CHC

ci-

ildeacutehyde r-aicrirje

rc conditions expeacuterimentales to de laldeacutehyde ralonique sont

i icr-eacutes i partir de lextreacutemiteacute aideacutehydique

Counure horolytiaus de la liaison acetaliccedilue

Le radical III pourrait aussi conduire apregraves coupure horcolytique

de la liaison C mdash 0 heacuteniaceacutetalique sercolable agrave celle postuleacutee en

rrilieu solide s la forme eacutenolique de laldeacutehyde nialonique

K 0)

l c I

CHC i I CHOK CKO

CKO

omdash-mdashOH

CE OH

III

8h kcal CH I CKOE

- 6J -

CHO CHO

I I bullCHOK laquo- CH

f 1 ltCHOli CKOH

XII XIII

lit-rai responsable de la formation ugrave partir de bullbullbull-

rLi al tccli ie I riucose de seulement 0 de laldeacutehyde- r-~

Or p e t er effet penser quen milieu liquide bullbull

r aux pi extrecircmes lhydrolyse est plus facile

la -jeupure horr-dy tique

biccussion

Le-iuml variations de la concentration en aldeacutehyde mala ni que ob^t rv----

en fonction de la dose dirradiation et de la concentration e -

bullcse sert compatibles avec tout node daction indirecte

Lee effets de xalcooi du bromure de potassium et du protoxy-i--

d --ote ronf irment i attaque initiale des radicaux OH

linfluence de loxygegravene est nulle et ce gaz nest pas impliqueacute

dans lexplication des rcecanisres

I] est difficile de comparer les rendements raaiulj tidies du glushy

cose du mannose et du galactose les pourcentages relatifs dej

formes or et 9 eacutetant diffeacuterents en solution dans leau

En milieu basique la stabilisation de la forme eacutenolique de lalshy

deacutehyde malonique peut expliquer le rocircle favorisant dune eacuteleacutevation

de pH

En conclusion les meacutecanismes proposeacutes ici sont assez diffeacuterents

de ceux deacutecrits par Scherz Nos reacutesultats expeacuterimentaux ont montreacute

en effet que dans les conditions dirradiation utiliseacutees (solution

dilueacutee pH eacuteleveacute) laldeacutehyde malonique provenait contrairement agrave

lhypothegravese de cet auteur principalement de lextreacutemiteacute aldeacutehydique

du glucose

- CC -

- Extrapolation aux polymegraveres supericirz (fipound- 2)

La comparaison des re demets Ju glucose du rraltose et du maltti-

trio^e net e eacutevidence le roio Au r^rb^nc i

Lorsc- roi -vi o-t xrri li ]eacute in la lai^oi pound lycos i il j e il ny

a plu s pe_- it i 11 teacute d at tu e r ar 1er r in aux Li je eau corrt-

il est oslieacute dans les meacutecanisme- deacutecrits r 1J- ha-it

Seul lej cyles A correspondant bull 1 ex i reacuterri teacute rcr reacute iuc t ri -e

chaicircre irrite cdiraieit i laldeacutehyde rralcri pjc (ne hydre lye

de la liaison jlycosidique serait neacutecessaire) Jre f ra bull tio Je r

dicaux CH Je leau part ici erai t r le y-le E C - d autr-s

reacuteactions et eraii or censeacute ueje LIA Li lisat le - ia [reduction

daldeacutehyde rraionisue -iui deacutecroicirctrait e fonctic de la lorQuer

la chaicircre

Jre extrapolation ugrave 1 any lose condi t ugrave admet tre vc leffet bull-bull

condaire serait donc neacutegligeable Ceci cat en accord avec les reacuteshy

sultats obtenus sur lamidon irradieacute agrave leacutetat solide pour lequel

les concentrations agravealdeacutehyde malonique r augmentent pas aux forshy

tes humiditeacutes contrairement agrave ce que lon pourrait attendre de

1effet secondaire

Dans 1isomaltose les carbones 4 des deux cycles sont libres et

rien nempecircche quapregraves hydrolyse ils participent tous deux agrave la

formation daldeacutehyde malonique cest ce quon observe en effet

expeacuterimentalement

67

fig- 23 - Irradiation du glucose et de ses polymegraveres en milieu liquide agrave diffeacuterents pH

1 - glucose

2 - maltose

5 - maltotriose-

oi^h^-uirifmdash

te rr--t lti J u b i

i _a JOI-bull i bullbull l-it-hyis rraiori _bull = oer est ajouta -J volume

A_-ide d thiobarbiturique 072 g

Acide trichloracitique 1 y g

1^0 QSP 100 ml agrave 20degC

Arregravef chauffage agrave 6CdegC pendant 60 irn le meacutelarge est refroidi et

lu densiteacute optique agrave j32 rn est lue agrave laide dun spectrophoto-

mttre Optica CFt R

EVAPORATION DE LALDEHYDE MALOKIQUE

Laldeacutehyde malorique est seacutepareacute ainsi que tous les produits de

radiolyse volatils par evaporation sous vide agrave ^ucircdegC et piegeage

agrave -TS6degC (fig 26)

La solution est preacutealablement acidifieacutee par 2 ml HCL

- 69 -

qgSTALLISAilOi DU COMPLEXE

Le- -urj IP-XC ATB-AM r eacute c i i t e c o u s ic r rce -le p a i l l e t t e s d eacute c

^J^-L uprucirc i a c i d i f i c a t i o n (HCL lt m l e t r e f r o i d i s s e r c e r t -ie

bull-iorr a r j e - j r c ^ I i e s t e n s u i t e f i l t r eacute s u r v e r r e f r i t t e H C t

JHtfCKATUuiiAiiilE

J bullbull 2- bull bull bullbullbull bull i Uo- a o i i U icirc L O _oro i c r e

bull i a v bullbullbull 1 bullbull c e- f i non a r t i bull J I O ^ s e n t eacute l i - i n eacute e s

icirc-e a v-- bull 1- i e u i a -bull= gt r J e deacute - a r t a t i c

c u i -bull--- lt iy irp l e x t- bdquo o n t a_L xiquCC-r ^ ic-

bullie taille aj ro rieacuteo aux quantiteacutes agrave purifier Un lavage gt

i iric I AT5 te lCA ei egttc-G et diverc produits de raJic

Le Oi ugte ~Lt ensuite -JluC par u ir-eacute lange ea - ampiumltce

mdash mdash Par compteurs type GEIGER KULLER les solutions ( C C bull=

iz eacutevarcreacutees agrave laide ciun eacute iradicircaeur sur des coupelle i -

niriurr Ces d e m i Ore dont introduites dans lappareil e bullbull

tauje ett automatique

Par scintillation liquide Apregraves oxydation dans un four agrave catiy

le C0 marqueacute est recueilli dans pound0 ml du meacutelange suivant (fir bull

Pour un litre

220 mi dalcool meacutethylique (solvant)

330 ml de pheacutenyl-eacutethyl-amine (fixateur de C0 S)

fOO ml de toluegravene (scintillateur primaire)

7 g de Butyl PBD (scintillateur secondaire)

pu ml deau (solvant)

Lactiviteacute est mesureacutee par scintillateur liquide

PREPARATION DALDEHYDE MALONIQUE POUR ETUDE EN LUMIERE UV

Laldeacutehyde malonique teacutemoin est preacutepareacute par hydrolyse acide du bis-

dimeacutethylaceacutetal du commerce (10 ml de solution molaire dacetal

2 ml HCl concentreacute chauffage agrave 30degC pendant 60 mn) (fig 24 - 25)

- 70

fig Zh - Influence de la concentration en acide sur lhydrolyse du bis-dimeacutethyl aceacutetal de laldeacutehyde malonique (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique agrave 267 ira)

- 71 -

fig- 25 - Influence du temps de chauffage agrave 600 sur la formation daldeacutehyde malonique par hydrolyse acide du bis-dimeacutethyl-aceacutetal (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique

267 ara)

ro c IUgrave-U -iu bull c a lt-T ur e^ ^Oucircte-bullbull-- bull - UL Zul i o bull bull bull

To IOiit agtregraves chauffage i^^C agrave I ocirctuve ^ojjj^^i i h e a r e r

ADUIIIC -ii- x-^r

t i l e e s t oifLCicircueacutee j ^ r

a) lyoLhplusmnlXLnzij bull icirc- ^ e l a ^ e tie icjij de ] lii-oae e t do KBr

t J -lplusmnlirO JX ougt2rcs

- 73 -

DIFFERENTES FORMES CRISTALLINES DE GLUCOSE

Glucose du commerce (Prolabo) anhydre ou monohydrate

Sirop de glucose eacutevaporeacute sous vide (20 mrr Hg 30degC) agrave laide dun

rotavapor Biiumlchi ou dans un dessicateur en preacutesence de P_Ofl

Glucose lyophiliseacute agrave laide dun appareil Sogev type Subii-i

CHROMATOGRAPHIES GLC

Preacuteparation des deacuteriveacutes trimeacutethylsiJyleacutes Le sucre J5 mg) est

dissous dans 1 ml de N N dimethyl formamide qui a our proprieacuteteacute

nous lavons veacuterifieacute de conserver la configuratio anomerique La

silylation est reacutealiseacutee par 1 ml de N 0- bis-tri-ieacutethyl-silyl-

trifluoro-aceacutetamide O de trimeacutethyl chlorosila _e) Le deacuteriveacute obshy

tenu est susceptible decirctre chrouatographieacute en aase gazeuse

Chromatographie La chromatographie est effectue sur colonne SE 30

(2 m 18 de pouce) par eacutelution isotherme (c onne 200degC injecteur

250degC deacutetecteur 250degC) agrave laide dun chrom ographe F 30 Ferkin

Elmer

pH DIRRADIATION

lgtc TgtH -cyous sont nxeacutes par des tampon phospnate 05 M et les

pH extrecircmes sont obtenus par addition e soude ou dacide chlorhyshy

drique -

NOTA Le pH varie tregraves peu (lt 1 pIT en cours dirradiation dans

ces conditions

Vide primaire Coton de virra

Azote

liquide

(-1B0raquo Ciuml-

f

riuml 11

sp

l i Soj-ution U C - Glucose _ -

Agitateur bullbullgnetiqua

MEGE I I PIEGE 2

fig-26 - Meacutethode dextraction sous pression reacuteduite des deacuteriveacutes volatils scheacutema de principe

- TJ -

agrave Mlaquoraquoi|tugtl control (-were)

D D

f i g 28 - Meacutethode doxydation des composes marqueacutes ( intertechnique S A I l l bullcheacutema de principe)

- 76 -

CONCLUSION

Au cours de ce travail nous avons vu que laldeacutehyae malonique

Dcuvait ecirctre formeacute directement par irradiation du glucose sec ou par

1intermeacutediaire des radicaux de leau lorsque cette derniegravere eacutetait

preacutesente

Les meacutecanismes reacuteactionnels que nous avons proposeacutes ne sont sans

doute pas la traduction exacte de la reacutealiteacute mais ont lavantage decirctre

en accord avec les reacutesultats expeacuterimentaux

Leffet direct conduit agrave une production daldeacutehyde malonique proshy

portionnelle agrave la dose indeacutependante du deacutebit de dose de la temshy

peacuterature dans un vaste domaine de la preacutesence doxygegravene et de

leacutetat cristallin du glucose En revanche la teneur en eau et la

forme anomeacuterique du glucose jouent un rocircle important Par marquage

isotopique on a pu montrer que les deux extreacutemiteacutes de la moleacutecule

du glucose participent agrave la formation de laldeacutehyde malonique

Lextrapolation aux polymegraveres lineacuteaires (maltose maltotriose) met

en eacutevidence lindeacutependance du rendement de radiolyse vis-agrave-vis de

la liaison a 1 - 4 et permet de penser quil tend vers celui du

6 I ^ u i i c ugraveo110 i camelo te

Leffet indirect est lieacute agrave laction des radicaux OH de leau Il

se manifeste lorsque le glucose est irradieacute agrave leacutetat suffisamment

hydrateacute ou en solution Dans ce dernier cas et en accord avec la

theacuteorie geacuteneacuterale la concentration daldeacutehyde malonique est indeacute-

peacuteiiugravecujLt de la concentration en glucose dans une large mesure et

ne varie pas proportionnellement agrave la dose Loxygegravene est sans inshy

fluence notable mais on observe une forte activation aux pH eacuteleshy

veacutes Lutilisation de 1 4 C a permis dattribuer agrave lextreacutemiteacute aldeacute-

hydique du glucose lorigine de la plus grande partie de laldeacutehyde

malonique La polymeacuterisation du glucose par liaison 01-4 entraicircne

une diminution du rendement radiolytique Ainsi leffet indirect seshy

rait neacutegligeable dans lamylose

- 77 -

Il serait inteacuteressant pour continuer ce travail dextrapoler DX

polymegraveres plus eacuteleveacutes en utilisant divers polyholosides obtenu t ajregrave

hydrolyse meacutenageacutee de lamidon par chromatographie sur biogel jampr

exemple

Quoiquil en soit on a pu mettre en eacutevidence agrave propos de la forshy

mation daldeacutehyde malonique des diffeacuterences de comportement di rlucjo

vis-agrave-vis du rayonnement ionisant selon ou il est libre ou irccrrcr-icirc-

dans une chaicircne glycosidique Ceci incline agrave la prudence danc 1-JZ-J~

polation au polymegravere des reacutesultats trouveacutes sur un monomegravere

- 78 -

ANNEXE

Nous rappelons ici les uniteacutes utiliseacutees en radioactiviteacute et

nous indiquons leurs eacutequivalents biologiques geacuteneacuteralement fondeacutes

sur les effets que produisent les radiations ionisantes dans lorshy

ganisme

On trouvera les mesures pratiques fort bien deacutecrites dans la

thegravese de Monsieur Jean MORRE deacutejagrave citeacute

- 79 -

UNITE DACTIVITE

Le curie (Ci) Le curie caracteacuterise la source eacutemettrice

La masse de radioeacuteleacutement pour une activiteacute de 1 curie est tregraves

variable

mdash 3 tonnes duraniur 3S

mdash 09 rg de cobalt 60

mdash ^3 microgrammes dor 198-

Ceacutetait dabord lactiviteacute de 1 gramme de radium- Officiellement

cest la quantiteacute de tout radioeacuteleacutement dans lequel le nombre de

deacutesinteacutegrations est de

37 x 1 0 1 0 par seconde

Lactiviteacute massique ou speacutecifique est lactiviteacute par uniteacute de

masse dune substance consideacutereacutee Elle sexprime en curiegramme

ou en ses sous-multiples

UKITE DEXPOSITION OU DE DOSE EMISE

Le roentgen (R) Il caracteacuterise un faisceau de rayons X par ionisation

provoqueacutee dans 1air

On mesure ici la charge eacutelectrique transporteacutee

1 R = 2083 x 10 9 paires dions par croa dair

1 R = 16 x 101 paires dions pa granirc d air

1 R = t Ues cm3 dair = 770 Ues gramme dair

1 R = 677 r 10 e MeVcm3 dair standard

1 R = 0838 rad

1 R = 524 x 10 7 MeVg d a i r = 52 x 1 0 1 3 eVg d a i r

1 R = 0107 ergcm 3 d a i r = 869 e rg g d a i r

1 R = 93 e r g g d eau ou de t i s s u s v i v a n t s

- 80 -

UNITE DE DOSE ABSORBEE

Le rad Internatic nalement 09^3) raquo c est luniteacute de dose absorbeacutee-

Elle est fonction des caracteacuteristiques du champ de radiation o~

point consideacutereacute et de la composition eacuteleacutementaire do la natiegraverishy

en ce point

Elle est eacutegale agrave une eacutenergie diviseacutee r-ar une ira se

Indeacutependamment du temps passeacute agrave ceacuteder leacutenergie

1 rad = 100 t g de matiegravere quelconque irradieacutee

s 01 joule par kilogramme

La valeur du rad est sensiblement eacutegale agrave leacutenergie libss-bull- bull_--

de leau (ou des tissus mous irradieacutes) par an faisceau io r-yz X

tel que lexposition soit de roentgen

On peut se servir du rad avec des rayons X gamma neutre bull-bull-

trons protons

Remarques A une exposition de 1 roentgen correspond ure dose

absoijeacutee de

mdash 0869 rad dans lair

mdash 09S rad dans les tissus mous

mdash 08 agrave 097 rad dans leau pour des rayonnement

deacutenergie comprise entre 10 keV et 3 HeV

Si une chambre dionisation a donneacute pour des photons deacutenergie

infeacuterieure agrave 3 WeV agrave un certain endroit dans lair une exshy

position de 1 roentgen le corps humain agrave la mecircrce place receshy

vrait 096 rad

ME5DRES BIOLOGIQUES

Le LET (Linear Energy Transfert) 1 keVmicron deacutecrit leacutenergie

deacutepenseacutee drns les tissus en fonction de la longueur du parcours

LEBR (Efficaciteacute Biologique Relative) = I rayon X de 250 keV

dionisation speacutecifique de 100 paires dions par micron deau ou

de tissue Cest une ionisation speacutecifique-

- 81 -

Le REM (Radiological Equivalent Man) = effet biologique ducirc agrave

labsorption de 1 roentgen de rayons X ou gamma

Un rem = 1 rad X EBR

= EBR e rSEcirc d e tissus

Mesure indispensable agrave leacutetude de certains paramegravetres telles la

radiosensibiliteacute cer luniteacute pratique utiliseacutee pour les vashy

leurs de radiorrotec t _-i

Si lon connaicirct la dose absorbeacutee on peut passer acirc la notion

deacutequivalent de ucirczr2 en pondeacuterant la valeur trouveacutee par un facteur

exprimant le risque relatif correspondant agrave la qualiteacute du rayonshy

nement

Cest le facteur de qualiteacute FQ relieacute agrave la densiteacute des pheacutenomegravenes

eacuteleacutementaires dionisation et dexcitation au voisinage du parcours

de la particule chargeacutee

REM = RAD X FQ

Le rem correspond au risque encouru par un organisme huma_n ayant

reccedilu une dose de 1 rad de rayons X ou gamma

PRINCIPALES VALEURS DE FQ

Rayonnements FQ

X gamma 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale gt 003 HeV 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale lt 003 MeV 17

Neutrons thermiques 3

Particules infinies naturelles protons de faible eacutenergie neutrons rapides 20

Noyaux lourds de recul fragment de fission 20

Une personne soumise pendant un an agrave un flux de neutrons thermishy

ques de 700 Ncm asec recevrait un eacutequivalent de dose de 5 rem

laquelle est la dose annuelle maximale admissible fixeacutee pour la

cateacutegorie de travailleurs dits directement affecteacutes agrave des trashy

vaux sous rayonnements

- 82 -

Le rem est leffet biologique de 12 g de radi-m 226 agrave un megravetre

pour les tissus exposeacutes pendant une heure

Outre la quantiteacute deacutenergie ceacutedeacutee agrave la matiegravere irradieacutee il faut

tenir compte aussi du temps neacutecessaire pour deacutelivrer cette eacutenershy

gie

Une mecircme dose provoque des effets moins graves si elle est eacutetaleacutee

dans le temps Si le temps est suffisamment long une dose mecircme

importante narrive jamais agrave provoquer des effets dits seuils

Les normes de seacutecuriteacute (ou) doses maximales admissibles sont resshy

pecteacutees si lon calcule agrave lavance le temps de travail maximal

en preacutesence du rayonnement

En prenant lheure comme uniteacute de temps on aura

mdash deacutebit dexposition = en Rh

mdash deacutebit de dose absorbeacutee = en radh

mdash deacutebit deacutequivalent de dose = en remh

EFFETS SUR LORGANISME DEFINITIONS DES LOUES

Dose Maximum Admissible cest la dose totale de radiation reccedilue par

un individu et jugeacutee incapable de causer des troubles appreacuteciables

au cours de lexistence Elle varie sil sagit de la seacutecuriteacute inshy

dividuelle dune petite ou dune large fraction de la population

Concentration Maximum Admissible Elle repreacutesente la concentration de

chaque radioeacuteleacutement dans leau et dans lair qui apregraves obtention

dun eacutetat deacutequilibre dans le corps de lindividu qui la ingeacutereacutee

ne donne pas une irradiation corporelle totale deacutepassant une vashy

leur de 03 rem par semaine dans lorgane critique (organe le plus

sensible agrave ce radioeacuteleacutement)

- 83 -

Officiellement la CMA dun radionucleide est lactiviteacute volumique

de ce radionucleide dans lair inhaleacute c dans leau de boisson

qui pour une inhalation ou une ingr -ion exclusive et continue

entraicircne leacutequivalent de dose maxi al admissible au niveau de

lorgane critique lorsque leacutequilibre est atteint ou apregraves cinshy

quante ans dans le cas de radioeacuteleacutements agrave peacuteriode effective longue

Leacutequivalent de dose est deacutefini pour les besoins de la protection

Cest le produit de la dose absorbeacutee par le facteur de qualiteacute

le facteur de distribution de dose et dautres facteurs adeacutequats

bull C H mdash C H -I I

UN Off

- C - C H -I I

OHOH

H C - C H - C H mdash C H -I I I I OHOH OH OH

CHmdashCH-CHmdashCHmdash i I I I bull OH OH OH OH

bullCHmdashCHmdashCHmdash OH- CHmdashCHmdashCHmdashCII- CHmdashCH=CHmdash 0 - + 1

bullC-

1 1 raquo II 1 1 II OH OH 0 O- OH O

Meacutecanisme proposeacute par H SCHERZ

iIV3~SITS LE E2CIT t 3 C C r i l

HT ESS SCIZICSS

U K - A S 3 E L L 3 H I

- bull bull -23 _ _ D E _ _ 3 A _ -icirc_sos

agrave 5- ^ ~ VF

Le Vico-yreacutesident de lUniversiteacute

Universiteacute de Droit dEacuteconomie et des Sciences

A I X - M A R S E I L L E III H - DUSSARDIc2

FACULTEacute des SCIENCES et TECHNIQUES 1raquo SAINT-JEROME Rue Henri Poincar 13397 MARSEILLE CEOEX 4

81raquo -

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Imprimeacute par le Bureau de Documentation

CENCADARACi1E

Page 15: ETUDE DE LA FORMATION DE L'ALDEHYDE MALONIQUE AU COURS DE

fig 5 ~ Variations de la densiteacute optique agrave 532 nm en fonctiua de la concenshytration initiale en aldeacutehyde malonique

- 13 -

Le coefficient dextinction moleacuteculaire e agrave 5J2 nm est tregraves

eacuteleveacute (56 10amp m - 1 cm - 1) Lee quantiteacutes mesureacutees pourront ecirctre tregraves

faibles ce qui est dailleurs le cas dans le glucose iiradieacute (de

lordre du Mgg)

IV - ISOLEMENT ET PURIFICATION DU COMPLEXE

En raison des tregraves faibles quantiteacutes daldeacutehyde malonique preacuteshy

sentes dans le glucose irradieacute cette eacutetape dans notre travail a deshy

mandeacute une mise au point particuliegravere

Laldeacutehyde malonique est seacutepareacute par evaporation sous pression

reacuteduite puis condenseacute dans un piegravege agrave azote liquide Le complexe est

ensuite formeacute par action de 1A1B et est purifieacute soit par cristallishy

sation soit par chromatographic sur colonne de cellulose Les technishy

ques opeacuteratoires sont deacutecrites dans le dernier chapitre

V - INDICATEURS NUCLEAIRES

Leacutetudedu meacutecanisme de radiolyse a eacuteteacute effectueacutee en utilisant

lisotope l 4 C introduit seacutelectivement en position 1 ou en position 6

La fraction de moleacutecule ainsi singulariseacutee peut ecirctre mise en eacutevidence

dans laldeacutehyde malonique purifieacute On pourra suivre ainsi le devenir

des atomes de carbone du glucose

Le glucose 1C 1 est preacutepareacute au laboratoire des radioeacuteleacutements par

action du cyanure de sodium Na - 1 4C s N sur le D arabinose le glucose 1 4 C 6 est obtenu agrave partir de cyanure de potassium K - 1 4 C = N sur lal-

do 5 0 (1-2) isopropylidegravene D xylofuranose

Le l e est eacutemetteur de rayons P peu

eacutenergeacutetiques facilement ralentis par

la matiegravere

Deux techniques de comptage ont eacuteteacute

utiliseacutees

le fortes activiteacute-

ou ctto-iej ave bull le (

-i fi o de lcrdre de --ra ltbullbull bull bull

bull c irraiieacute o y-lu t io let- CciarM )

le L- a l rriir en eacuteteacute neu1 bull

La --J bull bullltbull bull deacute te Leur ct aicr^

de ratire la r-j en-- iu i- bullbull te-jr rest pi s rroorcrro 0

la _aiteacute deacutercjeacutee (fi lt-bull)bull -cue avorc utiliseacute acirciis ce c a le

courtage or ucintiiiatio liquide Ici leacutererrie de radiatic-r S

r es t ccedilaj eacuteiTise dans 1 eipa-e v - rs L r de lecteur mais trans f eacute r-icirce

ar ienisatic - un olvait jcintillaieur rinaire qui retourne ~lt

leacutetat forianental er eacutenettat uu -uartur de iurriegravere ex-itart agrave

i tour un solvant scintillateur secondaire Les rnotons ue proshy

duit ce dernier en revenant agrave son eacutetat fondamental arrachent des

eacutelectrons agrave une rhotocathode creacuteant une impulsion electric- qui

est ensuite amplifieacutee- La r_reseree ugrave un corps absorbant une- grande

partie des photons lumineux se traduit par une diminution consideacuteshy

rable du rendement de comptage (fig ) Cest le cas du complexe

de laldeacutehyde naloniaue avec lATB Afin de supprimer cet effet de

quenching on brucircle les eacutechantillons radioactifs dans un four

sous courant doxygegravene Le gas carbonique 1 4 C 0 _ raquo=t piege ^laquor xa

rheacuteyiuml^i5thylaiAcircne et le carbamate incolore ainsi formeacute peut ecirctre

traiteacute directement en scintillation liquide

4 C Les activiteacutes speacutecifiques As = sont exprimeacutees

4 C + l S C i a C dans l e s deux types d expeacuter iences en nombre d impuls ions par mole e t

par dix minutes-

fig 6 Influence de le quantiteacute duiiumle solution 10 M daldeacutehyde malonique eacutevaporeacutee sur le rendement de comptage dun appareil GM

- 16 -

o 05 rng de matiegravere froide ajouteacutee

fig 7 - Diminution du rendement de deacutetection en scintillation liquida en fonction de la quantiteacute de complexe color non radioactif ajouteacute agrave la solution

Mais le fait dintroduire un marqueur radioactif dans u

-icircgt- L-icirct-gtTo ire radiolyse interne qui sajoute agrave celle rov

irradie tiu Ceci rous aregravere donc agrave faire une correction ^ bull

ltbull a- ti vite eacuterif i-e cor res oidart agrave la seule irradiation cz

NY-u a bullbullbullbull- ai srd Tx-ur i aldeacutehyde calonique provenant de la

Jicije u- ~amp-re ex teacute rieure - loue avorr ensuite mesureacute laldocirc

-rirjo total la difference CJS done laldeacutehyde produit ar

j- o cxti-rrc- ojle Cclt activiteacutes sccedileacutecifi--es sont rarpcrtO--

a- k-l-o J e deacute art

I _ MISS EN EVIDENTE DE LALDEHYDE KAgraveLC-IQUE DAiiS LE bullbulliLIXOSE

IRRADIE DEFIITIC- DEQ SSLX EFFETS DE RAiI0LIuml3E

_e Rf de rci^raticn Jr euii iideg do jiiico doc ^om lox^j OL tbull-

bullbull partir du glucose irradieacute ot ie laldeacutehyde maloi ue teme-i ot

E cur re de rar sa forme eacuteioiiie laldeacutehyde raicirc oriie ab~

crce e lumiegravere violette [5^]- Le r ax i mur d abc or tier 01 milieu bashy

sique e iue = 2c m ( roeiTirieri d exi tion moleacuteculaire

27 0 ~ cm - 1 j et agrave 2HH r~ cr mille aide Le spectre Itruviclet

du glucose bullrrayieacute preacutesente les mecircmes caracteacuteristiques (fig- 9) raquo alors

que le glucose teacutemoin nabsorbe pas dans cette reacutegion

Ces reacutesultats montrent ue laldeacutehyde rralcniqije cet iriicc-ta-

blemert preacutesent dans le glucose irradieacute Pour les eacutetudes quantitatives

nous avons utiliseacute la mesure de labsorption agrave 532 nn du complexe ATB

meacutethode simple et reproductible

Les reacuteactions de radiolyse peuvent ecirctre initieacutees de deux faccedilons

Soit directement par distribution de 1 pijic agrave la moleacutecule elie-

i-ecircme (cest leffet direct encore appeleacute primaire) soit indirectement

par la formation agrave partir de leau de radicaux hautement reacuteactifs qui

agissent ensuite sur la moleacutecule de soluteacute (cest leffet indirect enshy

core appeleacute secondaire) La teneur en eau de lamidon industriel eacutetant

relativement eacuteleve (13 ) les deux effets doivent se superposer au

cours de lirradiation f est la raison pour laquelle nous avons eacutetushy

dieacute le meacutecanisme de formation de laldeacutehyde malonique dans le glucose

irradieacute sec ou en solution

100

30

60

40

20

i i | i i i I | i i

50

I II I I

i H laquo

150 2 0 0

i l

250 3 0 0

fig 8 Spectre de masse du complexe aldeacutehyde alouiquo icide Uiioharbitiri

Speotromegravetre ugravee masse L KB 9 000 Ocirc entreacutee direct T^ - - -itO0

ig 9 - Spectre UV du glucose irradieacute 1 - traceacute en milieu acide 2 - traceacute en milieu basique

KIVLfc JE I tKFE PfclKAcirclki

I --bull i-re C gt 0 e rroies dald--hy ie ^

(-IiiCoucirc ltt jar ireacuteccedilarad

Influence de la nature du Kaz

Le rerderent radiolytique en aldeacutehyde ra

ugraveart de la nature de latmosphegravere dans 1

glucose en cours d i rradiat ion En part i

doxygegravene n est pas neacutecessaire agrave la reacuteac

- Influence de la tempeacuterature

On nobserve pas de variations dimportance ro

tempeacuterature dirradiation dans le domaine 0degC

vancicircie au-dessous de 0degC la teneur en aldeacutehyt

plus faible comme elle lest dailleurs pour

tie des produits de radiolyse de lamidon Il bull

dans ces conditions les radicaux libres former

moleacutecule de glucose se recombinent rapidement

glucose rad -raquo-B + H recombinaiscn

T 2 50 750 125 0 Dose krad

fig 10 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde raaloiique

y^- Premiegravere seacuterie de mesures bull Deuxiegraveme seacuterie de mesures

Apregraves irradiation le glucose est dissous en concentration molaire dans de leau distilleacutee

Temp uc +00

fifjll - Influence de la tempeacuterature d malonique radioformee

bullPremiere sirie de mesures bullDeuxiegraveme ceacuterie de mesures

irradiation sur la quantiteacute daldeacutehyde

i COC L- vla _ i W

bull-bull gt - - - U - U L i bull lt

bull bull bull - bull bull _ bull bull bull c r i o y -

-aitre iuml a u t a i t i l - i inu c r t a r t e

bull- v o v - i i r- - bull - -OJ-

L ara y x gte c bull re 3i t

i V----- r e Lrv- ij a bull_bullbull-

= -irT i v ie laquoa t i t v bull- -iv J pound -bull JCI1 e r a d i o f c r r v 5 - en

_ e t (bull - r pound oa - - - o- bullbull -o i or a r n b l e e = e e l --c

a - i i ^ ] - ampl -poundbullbulllaquo OLVOL rof i - t -o r a u c-noJIcirc t i o r J e deix

bull aa- - - t - c -

- -1 bull -e - e bull r eacute cdV-rac a j x j u M e Jiuniiii tC- a t t r i -

iil v agrave bullbull t a b i i ^oi-e t i e ia i - v hyror--i- e t re I C J h y d r o -

1 bull- i-j co u t -ox Je e a u CC-J l i a i s o n s r - e r n e t t r a i e n t

AIU j a r t l e t r a f e - t ci eacute no r e i t le 3 i r o l e ^ u i e s a c t i v eacute e s agrave l e a u

t_ r icirc amp i t r e j a r t une p a r t i e de l eacute r e r r i e r e ccedil u e s e r a i t a b n o r b eacute e

r l u ^ r r Jr tur ir

ltt r a n s f e r t agrave l e a u

r a d i o l y s e

rjj-t bullbull_bull agrave e s l i a i s o n s h y d r o g egrave n e

I ig12 - Influence de deux mois de conservation de glucose irradieacute sur le spectre en lumiegravere visibleapregraves reacuteaction avec lATB 1 - Tempeacuterature de conservation + 30degC 2 - Tempeacuterature de conservation 0degC 3 - Tempeacuterature de conservation - 40degC

DO

53

2

f

05 laquo

03- ^y

01-

1 10

1 3 0

H u m i d i t eacute (

fig-13 ~ Influence de lhumiditeacute du glucose sur la quantiteacute daldeacutehyde maIonique radioformeacutee

- 27 -

Les radicaux de leau pourraient eacutegalement particix-er agrave leffet

protecteur en donnant par recombinaison le glucose de deacutepart ou

on modifiant 1 eacutevolution des radicaux mis en jeu laquoans la formashy

tion de laldeacutehyde- Cot aspect sera eacutetudieacute ulteacuterieurement avec

le rocircle des OH-

mdash U effet activateur preacutepondeacuterant aux teneurs en eau eacuteleveacuteer

correspondant agrave ce que lon deacutesigne par effet secondaire et at-

trifcuable aux radicaux de leau hautement reacuteactifs

radiation V glucose raquobull aldeacutehyde nalonique + autres produits de radiolyse

[radicaux intermeacutediairesmdashaldeacutehyde malonique + autres produits de radiolyse

f - Influence des piegraveges agrave radicaux libres

Laddition de K Br supprime les radicaux OH de leau formeacutes en

cours dirradiation La teneur en aldeacutehyde malonique est alors

constante pour des teneurs en eau comprises entre 0 et 75

g - Influence de la structure cristalline du glucose

La structure cristalline du glucose irradieacute contrairement agrave ce

qui a eacuteteacute observeacute avec laciditeacute radioformeacutee Q53]ina pas dinflushy

ence sur la quantiteacute daldeacutehyde obtenue On peut penser que les

diffeacuterences observeacutees entre les formes anomecircres du glucose ou eacuteii-

tre les divers sucres isomegraveres lorsquon effectue les irradiations

agrave leacutetat solide sont effectivement dues agrave la steacutereacuteochimie relative

des groupements hydroxyle

h - Influence de la configuration anomeacuterique du glucose (fig 14-)

A leacutetat solide le glucose 3 conduit agrave un rendement radiolytique

16 fois supeacuterieur agrave celui du glucose commercial qui est constitueacute

principalement de forme a comme nous lavons veacuterifieacute par chromatoshy

graphic en phase gazeuse des deacuteriveacutes trimeacutetfaylsilyleacutes

532 Longueur donde nm

^ i n uo-nerl re ri- o - r u ie arit-- -i a iagraveocirchyie na loni rv i i iofcrraeacute

t i^coo 0

^

CH2OH

tfUgrave Cs-^mdasho

r ~- L CHOH

HO^C 3 amp H OH

D-G111CQSE

CHOH CH2OH

anomfere (3 bull X _4Bnm_ere o-

Mar Liair-2 isotopiques

Cec cxjl-rierces nous ont conduit agrave travailler dans des corciii-

ii re ot pas rigoureusement anhydres puisque les composeacutes -

-- - o-i livreacutee er solution aqueuse Mais avec 10 dhuiriditv

-i ours lapparence physique dune poudre et la figjre S bull

ratre ue le rocircle de ces 10 est faible sur les proportion

jeacutehyde malonique radioformeacute

le coiution de glucose marqueacute (Cj ou C s ) est incorporeacutee de fa-

] lus homogegravene possible agrave du glucose froid anhydre la teneur

eau finale est de 10 le meacutelange est ensuite irradieacute agrave 0 Er-

Apregraves dissolution distillation sous vide et purification par v-

tnatographie du complexe avec lATB les concentrations en aldeacutehv

ma]onique sont mesureacutees en moleslitre par colorimeacutetrie (D0- gt

du complexe ATB) en se reacutefeacuterant agrave une courbe eacutetalon les activit

deacutetermineacutees par scintillation sont exprimeacutees en coups par 10 m

al de solution Capregraves deacuteduction du bruit de fond)

- 30 -

[As (malon)l As (glu) J A

nb coups Lactiviteacute speacutecifique As Crnalon) = des eacutechantillons

nb de moles est pratiquement constante au cours des trois derniegraveres opeacuterations

le complexe eit donc suffisamment purifieacute-

Or deacutetermine eacutegalement lactiviteacute speacutecifique As (gluj du glucose A devrait repreacutesenter la fraction dal-

JA deacutehyde malonique provenant de lextreacutemiteacute du glucose marqueacute (1 ou 6)

Cependant nous lavons vu le glucose est le siegravege dune radiolyse

i terne par les particules de lisotope radioactif- De laldeacutehyde

malonique marqueacute est susceptible decirctre produit en quantiteacutes daushy

tant plus importantes que le stockage avant irradiation a eacuteteacute plus

long Il ne perturbe pas de faccedilon appreacuteciable la densiteacute optique

agrave 532 n-m- (le glucose marqueacute est en quantiteacute neacutegligeable) mais

augmente lactiviteacute et par suite lactiviteacute speacutecifique

Afin de calculer le terme correctif du glucose marqueacute est ajouteacute

agrave du glucose froid deacutejagrave irradieacute dans les mecircmes proportions et les

mecircmes conditions que preacuteceacutedemment Laldeacutehyde malonique radioforme

non marqueacute est utiliseacute ici comme entraicircneur et on mesure lactishy

viteacute speacutecifique du complexe purifieacute que lon rapporte toujours agrave

celle du glucose pour tenir compte des fluctuations de marquage

|As (malon)|

[ AE (glu) J = B B

bull Cest en fait la diffeacuterence A - B qui repreacutesente la fraction dalshy

deacutehyde malonique formeacute par irradiation provenant de lextreacutemiteacute

eacutetudieacutee de la moleacutecule de glucose

Les reacutesultats sont rapporteacutes dans les tableaux 1 et 2

On peut en conclure que lorsque le glucose est irradieacute agrave 3 eacutetat soshy

lide agrave la teneur en eau de TO semblable agrave celle de lamidon inshy

dustriel 23 de laldeacutehyde malonique sont issus de lextreacutemiteacute alshy

coolique et 13 de lextreacutemiteacute aldeacutehydique- Aux erreurs dexpeacuteshy

rience pregraves la somme des fractions corrigeacutees est eacutegale agrave 1

Tableau ndeg 1

Glucose J C B

Teacutemoi El rradieacute

Chrolaquoatograpnie Ndeg 1 2 3 i 5 1 P 3 k 5

Concentration de leacuteluat 365 k8 bulla 237 86 155 6 81 15 x 10 mml

1er comptage corrigeacute 597 596 5gt2 258 31it 5668 2336 3152 4950 coups10 m

2egraveme comptage corrigeacute 599 ^95 53 223 30H 5658 2259 2758 52t3 coups10 mn

Activiteacute speacutecifique 1 16 12ltt 12 111 362 365 389 389 328 x 10- coupe10 mnm

Activiteacute speacutecifique 2 161 103 12 9ltt 350 365 376 3raquo0 ii 9 x 1C- coups10 mnm

Rendement total 60 33 7 E 53 20 10 E

IV ne ugravet J ^rrcc lion

ionibrc do ^oupjiO mn tour 0 rj iicoce Jo deacutepart

A c t i v i t eacute opocircciiiiue on coupunio Lev 0 ru du ^lucoiio -k iucircparl -

A c t i v i t eacute speacutec i f ique moyenne do 1 a Lileacutehy malonique p u r i f i eacute (coupanolc 10 mu) raquo t o 9

Propor t ion As mal or

AJ g l u

l-ro

Ai rrjaJu

riv

Giucoije i-C

I r r a d i eacute

Chromatographie Ndeg 1 1

2 3 lt

Concentration de leluatl 118 95 91 pound60 IS1- 1 Iuml 50 bull

1er comptage corrigeacute

2vvfi -yr-iit--

ActiviU- C- i fi

Rendement l rtaj

Terme de correction - V7fclt-

Nombre de coups10 mn pour 01 ce de gluc ose de deacutepart 9 600

Activiteacute speacutecifique en coupsmole10 mn du glucose de deacutepart 21109

Activiteacute speacutecifique moyenne de laldeacutehyde malonique purifieacute Ccoupsmolo10 mn) 45109

As malon Proportion mdash raquo 214 As glu

Proportion corrigeacutee

As maloni As malon] glu I As glu

lt 000

gt010 9

16 9 10 9

- 25 -

La moleacutecule daldeacutehyde malonique contient donc toujours soit le

bullarbone 1 du glucose (dans 12 des cas) soit le carbone 6 (dans

icirc de cac) ce qui exclut leacuteventualiteacute de formation agrave partir

de atomes t3 ou ^^5 dailleurs peu probable car elle neacuteshy

cessite deux ruptures de la chaicircne carboneacutee

- Propositions de meacutecanismes

Leacutenergie de la radiation va entre autre exciter la moieacutecylo w

TUagrave la rupture- La reacuteaction corrneicera par la scission de Is Iilaquo

son la plus faible Nous discuterons plus loin les facteurs cor c

rationnels qui peuvent orienter cette coupure initiale On peut

proposer deux meacutecanismesi compte tenu de la double origine de la

deacutehyde nalonique

a - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute alcoolique

La rupture initiale de la liaison heacutemiumlaceacutetalique peut ecirctre e

visageacutee comme une scission conseacutecutive au deacutepart dun radin

H du carbone 1 cette eacutetape endothermique neacutecessite enviroi

92 kcal

H OH 0 OK

c bull c

a (CH0H)3 (CH0H)3

S s c i s s i o n

0 CH MJrad bull CH

CH OH CH 2 OH

I glucose II

La rupture de la liaison C 3 - C 4 (83 kcal) et le deacutepart dun H

du carbone 6 (99 kcal) neacutecessaires agrave la formation de laldeacutehyde

malonique peuvent ecirctre suivis de leacutetablissement dune double

liaison C=C (-egraveh kcal) Un des radicaux (III) obtenus est un

glycol allylique On pourra consideacuterer un radical comme une

espegravece deacuteficiente en eacutelectron donc stabiliseacutee par loxygegravene-

0

copy

1 a iiflicircryde inaj -ije

bull bullbullgt i i^ i torrvid iuiro ( I I ) cnbi- ecirc t r e conf i r

ijfe e ocircviucircoicirc-cc- au la iuml ia ra to i ri- _ igt5] i a c ide 5

iquucirc (VI)

- 3 -

O CH

C

(CHOH)

I H r ~ CH

I Ciyii

I I

0

b - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute aldeacutehyacirci^-jg

Le deacutepart dur hydroxyle OK neacutecessite jie eacutere celle de la rupture de la liaison C mdash O heacuteria

Lattaque en C a est susceptible de conduire agrave selon le processus suivant compeacutetitif du preacute^

H 0--

-C

H C ^ OH

(CHOH)

I CH

ad

O CHjOl c_oi

I VII

- amp -

Apres coupure C3 mdash C4 et reacutearrai pounderrciit (^ kcaiuml )

H OH ii

iC mdash OS

CKOE

0 Ci

CiiOK

VII

Ciijugrave

VIII

i-aldeacutehyde iralcnirje cet obiom r ar hyagraveroiv^c -io bullbull

du dosage en milieu acide

- mdash c

CHO

0-0-

CHO f

r-CKO

aldeacutehyde malonique

Remarque On peut envisager aussi daboutir agrave la forme eacutenolique de

lacetal daldeacutehyde malonique cependant leacutenergie neacutecesshy

saire est supeacuterieure (19 kcal)

- 39 -

H 0

i C

| 1 HC

J -CHOH

CHOIi

1

CH

CB^OH

Examinons agrave preacutesent comment ce5 icirc pothegraveses saccordent avt-j It-J

variations observeacutees de rendemen radidytique en fonction des

conditions dirradiation et des aracteacuteristiques du glucose

mdash La preacutesence doxygegravene nest y -bull neacutecessaire pour lexplicatio

des deux meacutecanismes elle nu pas non plus dinfluence sur la

quantiteacute daldeacutehyde malonique ruiioformeacutee-

mdash La constance du rendement radiolytique en fonction du deacutebit de

dose deacutecoule de lobservation preacuteceacutedente les pheacutenomegravenes de

diffusion gazeuse (0= par exemple) nintervenant pas

mdash Il est difficile de relier les variations en fonction de la temshy

peacuterature dirradiation aux hypothegraveses eacutenonceacutees Si certaines

eacutetapes sont endothermiques dautres produisent de leacutenergie et

le bilan global doit ecirctre sensiblement nul puisque la concentrashy

tion daldeacutehyde malonique reste la mecircme entre O^C et 8odegC Or

les meacutecanismes a et b sont endothermiques Il na pas eacuteteacute tenu

compte des eacutenergies de reacutesonance qui peuvent stabiliser certains

radicaux (allylique en particulier) ni du facteur entropique

De plus le couplage avec dautres reacuteactions se faisant sur laushy

tre moitieacute de la moleacutecule est susceptible dapporter une partie

de leacutenergie neacutecessaire

bull b orvi- or 1er f a ib l e s irvv iri

rrv c i a eXfo i i Un-- i

bull bull i i i la x uvvc ceux AcircQ l - a H

j-t J iecirc^oxygl jTOise ai iJe kl ucircri bull

bull_bull bull-bull riri e reacutejerlto i t rbr

gtil - c K ^ e r t j cur ie tcie- er

et t ai a i J i t io ie c ^e bullbull t cera

c- F L( raquogtpound-huxi-- raquo j bull -e ieiJ ^orif or-

i -rtiiej ont r eacute a c t i v e s avi-c Loorr

iil io ia-icirc lec o rb i t a l e Libres de^

a^ u c t raiwar t ir a r a l l egrave l u a avec la

i L bull - o^c r--^le alt f l u^e ^ouc-

i- bull-bull - bull riabullbull- f ac i l i t e - d ouve r tu re

i-- a r j bull i bull s i o n acircani - anonegravere B uc

-ic- ccriit e offot i jr rcr-ierrert

fii- -ltbull - ircrta

g bullltx

v

0 0 n

R

lti o ^ v ~rv

0 0 B

I

A C F sont reacuteactives B D E sont inertes [55]- Incorporeacutees da

un cycle agrave 6 centres At B C conduisent aux trois conformations

dun composeacute anomegravere amp dont 2 sont reacuteactives D et E corresponde

agrave une forme o non reacuteactiveraquo dautre part S ne peut repreacutesenter -

cycle pyranose

0 -o-

1 I

CHjOH

etegravese dne attaque sur le carbone en position 2 dans le

iiicircre b est confirmeacutee par la quantiteacute daldeacutehyde malonique

formeacutee dans le glucose le galactose et le mannose En ef-

la corfiguratior anomeacuteriaue de ces trois sucres est iden-

(fcrne bullgt largement preacutedominante) et on peut penser que la

--ipatier au premier meacutecanisme est semblable La position de

roxyie e imposeacutee par lencombrement de CH sOH est eacutequato-

pcr ie glucose et le galactose et axiale pour le marrose

ior poundeacutereacuteraiemeit plus labile Expeacuterimentalement le mannose

it i uicirce quantiteacute daldeacutehyde ma ionique supeacuterieure agrave celle

oacirce et au galactose

Sriverraquo les conformations preacutefeacutereacutees

Glucose

OH en 2 equatorial OH en 2 axial

Or

OH en 2 equatorial

- lto -

Extrapolation aux polymegraveres

Les rendements radioly tiques rapporteacutes comme luniteacute deacutenergie le

rad agrave 1 gramme de matiegravere irradieacutee de deux polymegraveres le maltose

et le maltotriose sont intermeacutediaires entre ceux des formeacutee raquo ot

S du glucose

Or la conformation de la liaison glycosidique est ogt dans les deux

polymegraveres celle du reacutesidu reacuteducteur est principalement 5 (veacuterishy

fieacutee pour le maltose par chromatographic caseuco des deacuteriveacute- trishy

meacute thy 1 silyleacutes) Il semblerait donc qo tous les groupements arhy-

droglucose sont sensibles agrave leffet primaire -uils soient initia

lerert libres ou inclus dans une chaicircne gluconidique Dailleurs

dune part les meacutecanismes proposeacutes plus haut ne mettent pas en jeu

le carbone dautre part la diffeacuterence de position de 1 hydro-

xyle en t dans le glucose et le galactose eut sans influence On

doit donc tendre pour lamylose au mecircme rendement que le glucose -gt

tableau 3

ciyni CcedilH2OH

S OH A OcircH

Types de polymerisations de lamidon

amylopectine

)H OH Glucose 3 I rcsidu

^

llltlH 2 reacutesiduraquo

Kaltoeriost 3 reacutesidus

CBjO

deg J

C H2deg

CH20H CHjOH a l l o a o laquo I t roae

CHO

CH20H r i b o s

g l u c o s e

CHO

VII o mannosfl

CH 20H CH 20H CH 20H CHjOH guloae idoso galuctose taloiraquo

x y l o e c CHjOH

l y x o s e

CHO

t CH2QH

tfrytbro se

CH20H t h r eacute o s t

h Cil 20H

a l d eacute h y d e g l y c eacute r i q u o

Configuration dos ALDCSi-

- i7 -

III - ETUDE DE Lbull EFFET OcircECOJJD SE

L eacutetuje de la formatior daldeacutehyde rca Ionique agrave partir de sucirclu-

io do flu cosy a --to rrotiveacute- ir lo fait que dans 1aridor irdusi-

rou 1 avjii Jit ue -juantit or neacutegligeable deau est vrais erb la io

rcrt ro^ onsable cor me dans bullbull glucose hydrateacute d ure partie de ce - bull

-oliiL- ISMre part u - caioiC avait eacuteteacute proposeacute r-ar J ~ he r

bull Tit ^oj j t il eacutetait inter-- ant do -eacuterifier ses hypothegraveses

Le poundj ucose cet irradieacute sauf speacutecification cor traire raquo sr s-gtlu-

lion aiueuse agrave la concentra tir de C M i tempeacuterature ordinaire bull-

bull reacute seiee dair ei r la dose bullbull C i Mr ad-

Les quantiteacutes daldeacuteh malonique formeacutees sont alors beo-cou

Lus importantes aue celles et rveacutees lorsque le glucose est irradieacute

bull- leacutetat sec Cette diffeacuterence s t due agrave la tajue des moleacutecules de

jeluteacute par les radicaux radioft -es de leau (effet secondaire)

- La radiolyse de leau

Le meacutecanisme de formatio des radicaux libres de leau est encore-

incertain Toutes les th lories partent cependant de la repreacutesenshy

tation suivante de lionis- lion

rad +

0 raquo- iiuml30 + e

Ces deux espegraveces peuvent se recoisbiner et provoquer la coupure de

la l iaison 0 mdash H

e + ^ 0 + ^ H + OH

ou reacuteagir sur l eau [55 agrave 57

e + H_0 - OH + H

H^O + ItjO ~ H a 0 + + OH

H30 + OH m- 21^0

e + Iuml^O ^ H + OH

Enfin les eacutelectrons peuvent ecirctre rapidement hydrateacutes ( 1 0 - 1 1 sec) [5S]

e raquo- e~ Therm raquobull e~ aq

- i(8 -

Les espegraveces initialesreacutesultant Je lionisation de leau sont

donc H OH e~ aq

Dans un second ter-ps -lles peuvent engendrer des espegraveces moleacutecushy

laires stables

IcircOH

-r OH

Lors d i r r a d i a - i o n i eai ire 1 hydrorvrnc rjcleacuteculaire e t l e erc

-yde ihydrc t e ^ r t i i p e r t rajidere t bull ne r eacute a c t i o n er chaicircne

__y agrave 60]

Hi + OH mdash HO - ii

H + IcircLO laquo- bull 0 + OH

H + ^degs ^deg

L preacutesence doxygegravene dissous de nouvelles espegraveces transitoires

ont forneacutees

H bull- 0 2 ^ H0 2

2H0 2 raquo-2iE02 + Craquo2 OH reacuteagit avec i^O maintenant en

OH + H ^ ^ H0 2 +^0 excegraves devant H^ [57

H + OK raquo- K_0 ]

Leau pure ou satureacutee doxygegravene irradieacutee conduit agrave dec intermeacute-

diaires qui en se recombinant restituent plus ou moins rapidement -

leau de deacutepart _

Lorsquune partie des radicaux OH est utiliseacutee pour reacuteagir avec ^

un soluteacute par exemple le glucose il y a accumulation de peroxyde S

dhydrogegravene -

i

- 9 -

1 i i 2 0 mdash H + Z OH

K K + 2 0 2 H 0 2

2 HO s - Kg0 3 + 0 2

2 pound plusmn j c o s e + 5 OH raquo p r o d u i t s de r a d i o l y s e

c ^ l u c o r - e + ^ H 0 + 0

La presence de peroxyde dhydrogegravene dans les solutions io r_ r

ou agraveaicircu 1urido humide ( jgt t) irradieacute a eacuteteacute er effet mcrtreacuteo

colcagraveneacutetrie [5S] Il ne provient pas du glucose- lui-mecircme r -

en trouve pas jar irradiation agrave leacutetat sec [59] [^0]

Irflueree des conditions dirradiation et des caracteacutericti -

a - influence de la dose et de la concentration

Lors des irradiations du glucose sec ruuz avons noteacute bullbullbull

quantiteacute daldeacutehyde malonique variait lineacuteairement ave bullbullbull

pari la dose dirradiation et la quantiteacute de produit irr--

dautre part-

Les caracteacuteristiques de leffet secondaire sont sensiblerie

diffeacuterentes (fig 15 et 16)

mdash Ainsi la concentration daldeacutehyde malonj icirci crnicircl i v ^

dose et tend vers une limite Aux fortes doses dirradiai c

et aux faibles concentrations de glucose on observe de

plus une deacutecroissance Ceci peut ecirctre imputeacute agrave la radiolc

de laldeacutehyde malonique ou agrave sa destruction par reacuteaction

secondaire avec un autre produit de radiolyse par exemple

aldeacutehyde malonique - raquoraquo hydroxy-alcoyl peroxyde mdash-^ acide maionicr-

En outre la formation daldeacutehyde malonique est indeacutependante

de la teneur initiale en glucose dans un certain domaine do

concentration On peut adopter pour expliquer ces variations

une hypothegravese voisine de celle de ALTMANN [61]

- 50 -

Dose (Krad)

ir 15 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde malonique agrave partir de solutions de glucose

M 1 - concentration initiale du glucose TcggF

M 2 - concentration initiale du glucose -7mdashbull 3 - concentration initiale du glucose

2D

- 51

c j CM [ C O

oj

02

10 r2 i6-i 21G1 [Glucose] mi

figlb - Influence de la concentration initiale en glucose sur la variation de la quantiteacute daldeacutehyde malonique radiofonnee (solution eau dis t i l leacutee dose 0 f5 Nrad)

o c lu

-bull M bull i f bull u - 1

r - a r - i - a w c bull 1- bull i -ni

dcc- J i r r a d i a t i o r

^ = i(UcircH k (Pbdquo ) (oH) d eacute d u i t de raquo- (lt) e t ( 3

o o r r s c Gi d u t r _ i t u

f a ~ t e u r de c c r v e r c i c r G It r e r d c n e j t e f o r n a t i o den aux Oli G 1 - D e t i c ue~- v a l o j r i u i t i a l e u du g l u c o s e e t de P

l e - r a d i c a u x d i j i a r a i s j e n t e C ~ 1 0 ocirc e c Donc

agraveOH

7 OH =

bullpoundbull ampC e t u GOH = OH ( k g l u 0 + kj P Q )

cr GOH

en r e m p l a ccedil a n t d a n s ^

dll k a G(OH)

ltD ~ k g l u 0 + k p P 0

( g l u ) on p o c e K = k a [G ( 0 H ) 1

k g l u Q + k P 0

9- ^ j j = K ( E l u ) = K ( c i u 0 - M)

- 5 -

(glu - M) = K M d H - d (8 l uo H) car gluc - constarte

= - A ducirc (eiu0 - K)

^ glu - H = C e c o

pour D=0 K=0 C=poundiu0

15- Cpoundiu0 - Hy = giuc (e gt

U M = gluc (1 - eK D)

la representation de cette fonction est donneacutee firre

La juartiteacute de produits radioforrceacutes donc daldeacutehyde maloniyue

ivor la dose puis tend vers une limite

Le- reacutesultats expeacuterimentaux sont plus complexes et aux fortec

plusmnoir lavons vu laldeacutehyde malonique est lui-mecircme deacutetruit

Un calcul semblable permet dexpliquer lindeacutependance viocirc~agrave-

de la concentration initiale de glucose

par deacutefinition on peut eacutecrire

i amp r I u l icirc k bull (G OH) 1 dH

k1 elubdquo + le P

dapregraves 8

k G (OH) 6 GM = S i uo G M = rendement de

k glu0 + kp P 0 formation de

17- agrave - -Jpound-L_ bull _Ji_ipound G H k G(OH) k glu0 G(OH)

Lorsque gluQ ^ P Q GM est indeacutependant de la concentration en

glucose

Cest le pheacuterioegravene important traduit par la courbe theacuteorique figu

et observeacute expeacuterimentalement figure 16

G i j 0

Dose

f i r - - Repreacutesenta t ion graphique de M = J 1U 0 (1 - e~ )

Glo 0 laquop Glu 0 gtP 0

fig T8 - Representation graphique de J_ k 1 kp Po gH gTOcircET (en fonction de la concentration en glucose)

k iTOcircST + k glu0

- gt -

I l faut orf i otor ro l e ra ort r^-U-hy it- ma i oni-jue radifucircrir

lt- io t-ilaquobull-bull i rr iitgt -bullbullbull ru i r --lArab L lt-ltt laquoari a gt oree

r ^ t i c bullbull f~-bull OJ-o aug^ei i c i i ^ - t -- l nvu- v irL- f a i t

bullbull bull bull L r jr t M - i - ra o^^ av-- le r - 1 -

ni bull i- rcrt v J 3 rt i ~i l i ocirc rerre CH

ave- JI k ie 16 CH M - 1 2 c 1

Lour ad ii tier avs irra-Jiatio di iie la -j-uajLiiI- daldeacutehyde ma-

loni jue (fie- ^ ) ampJ- revanche lef fc t est iwcroocirc apregraves saturashy

tion dec solutions par le p rot oxyde dazote bdquoG qui induit la forshy

mation dec radicaux OH agrave partir des eacutelectrons aqueux (fig 22)

e aq + iumli20 raquo- K 3 + 011 k = 86 1Q 3 M1 sec 1 [63]

Lespegravece reacuteactive de 1eau responsable de la formation de 1AH

es donc bien le radical OH

- 5 -

fig 19 - Influence de la concentration en glucose sur le nombre de moles dAM radioformeacutees par moleacutecule de glucose-

- 56 -

i

j

532 1

i O a 1

i 20 bull

1 i

10 lt

i

^y 2 4 6 8 10 12 Pil

fig 20 - Influence du pH dirradiaiumliOiumli sur la formation daldeacutehyde aaloiugraveque laquo (solution molaire de glucose dose 2 Hrad)

tPieges agrave OH] m

fig 21 - Influence de la concentration de divers piegraveges P -iia libres sur la formation daldeacutehyde malonique -~u - -s - lirradiation Y du glucose en solution -olcire

1 - CH3 CH OH

2 - CCH) CE OH

3 - K Br

60 -

- 5 mdash 1

51er-

f iCcedil 22 - Evol^t io le -I-ilv^- ial^1i c x ucircaii1 ormeumlegrave ^onct ion de la conceji trat icirccr uc ^IUCQJU OU preacutesence de

mdash 1 - KbdquoQ

mdash 2 - Teacutemoin eau distilleacutee

mdash 2 - CK3 CH OK

- 61 -

kcrarrie Le r a d i c a l OH ea t connu pour ecirc t r e un pu issan t cxyia

r eacute a c t i o n avec KMn04 e s t pa r exemple l a s eu l e oj i l J

j o r t orrre ur r eacuteduc teur - Dune jjianiere geacuteneacute ra l e i l

s u s c e p t i b l e d a r r a c h e r un hydrogegravene

H K

I ^ I R C mdash 0 mdash K ^ O H raquo - H C f R mdash C C

I ^ I R fi

E rrilie busiq-je i l e s t deacutecoEposj e t le r a d i c a l C

possegravede des p r o p r i eacute t eacute s semblables

OH OH mdash HjO + 0

K K

I ~ ^ _ R mdash C mdash 0 mdash H ltdeggt0 R mdash C mdash 0 + vil

I ~ I R R

R R

I I O H + S mdash C OH R mdash C mdash 0 + K_

I

- Marquages isotopiques

A une solution 5 10 M de glucoso pH 1 1 satureacutee doxygegravene esz a c

teacutee une faible quantiteacute de ce sucre marqueacute au 1 4 C en position Cx

ou C s

Apregraves irradiation (5 Mradi 130 kradh) laldeacutehyde malonique est

seacutepareacute comme preacuteceacutedemmentraquo Les purifications du complexe ave 1 bull

sont effectueacutees par cristallisations successives dans leau et par

chromatographic de partage sur colonne de cellulose Lactiviteacute

speacutecifique eacutetant constante au cours de 5 opeacuterations on estime que

le complexe est suffisamment purifieacute

Glucose rrgtaroieacute on p o s i t i o n

11deg c r i s t a l ltdeg c r i s t a l - ^ 0 u r i i U a l i c c r i s t a l icirc e l u a t chrc-

i - a l ( n o i e s ) i bull 0 mdash - Q- V 10 - 5 10 _ - 0 06 10-

A t i v i t eacute t o t a l e VL- 0 s i Mi tes

10 o i 1 C S i j 10- J 0 1 0 t is- 10 e

- i v i t ocirc s p eacute - i - i 21 10

0 1 ) h

jucircoitioi ugrave

bull - i m a l I n o l e ocirc ) 1 1 8 E io-= 115 1 0 - 6 03igt 1 0 0187 10 - 0 05^ 1 0 _

gtbullbullbull ivitiuml t o t a l e o rs 10 minutes

o- bull5 10= i 10 s idj 1 0 - e10 10-

- icirc i v i t eacute speacute = i -3V o 1 0 iK 10 1 c iraquo 1 0 1 0 ltt 1 0 1 0

b 1 0 1 0

i ----is~iumlrt - S bull - - bull bull - -JIuml l ^ 1 5lt

La r a d i c l y s e i n t e r n e e j t i c i neacute^IigeaLiO levant c o l l e p rodui te r-ar

le rayonnement car l a juantivl- Jali-Shv-Jc- ralor i ^ e ferrreacutee ir

i r r a d i a t i o n 7 e s t t r egrave s s^ i icirc r i eure gt e ucirc p glucose j e

Les bull amprOto rer-reacute^prrTit rraio-iq^e contenant l e carbone rcarqueacute -n-t bullbullbull-i- - - LJvemert de 8 igt e t

10 icircioir 1^ -lLiBaiiumles a ldeacutehydiqje e t a l c o o l i q u e

P ropos i t i ons de ae--ajd^mea

ues meca-Jpoundr5 voa r -_-

i-i-jpound lt--v-2- -Liri T L

v l a i t que- l-Mg-^t ^ t i

viuml-ovoja^ pour l a r a d i o l y s e en mi l ieu

-bullelle en s o l u t i o n en tenant compte

r a d i c a l -OH de l e a u

- 63 -

On peut concevoir que lattaque du radical OH conduise agrave

chement de H- sur lhydroxyde du carbone t

H OH

Y CHOE I CKOH

I HCO^K iO

CK OH

1

H OH -C I CHOH I CHOH

HCO I

mdashCH I CJLOH

II

Le rearrangement du radical II aboutit apregraves rupture de la

C mdash C au composeacute III

H OH

-V CHOH

H C amp + 7 kcal

mdash-c

I CHOH i CHOH

CHjOH II CHCK III

te composeacute III peut ensuite eacutevoluer agraveampns deux voice digegravere1

H ^0

I

a - Hydrolyse de la liaison aceacutetalique

CHO

CHOH

__ CHOE CHOK

COM

CEO

CKOH

CE OH

IV

l

H OH C

_ II

v- 2 C bullbull=lt-

Laiiic - i et cr suite rOcej^aire dc

-ur ie carl-o-e c du r a d i c a l V c e t t e

j i t d i rec te-re c o i t ar i i t e r n eacute -

cc

c

CHC

ci-

ildeacutehyde r-aicrirje

rc conditions expeacuterimentales to de laldeacutehyde ralonique sont

i icr-eacutes i partir de lextreacutemiteacute aideacutehydique

Counure horolytiaus de la liaison acetaliccedilue

Le radical III pourrait aussi conduire apregraves coupure horcolytique

de la liaison C mdash 0 heacuteniaceacutetalique sercolable agrave celle postuleacutee en

rrilieu solide s la forme eacutenolique de laldeacutehyde nialonique

K 0)

l c I

CHC i I CHOK CKO

CKO

omdash-mdashOH

CE OH

III

8h kcal CH I CKOE

- 6J -

CHO CHO

I I bullCHOK laquo- CH

f 1 ltCHOli CKOH

XII XIII

lit-rai responsable de la formation ugrave partir de bullbullbull-

rLi al tccli ie I riucose de seulement 0 de laldeacutehyde- r-~

Or p e t er effet penser quen milieu liquide bullbull

r aux pi extrecircmes lhydrolyse est plus facile

la -jeupure horr-dy tique

biccussion

Le-iuml variations de la concentration en aldeacutehyde mala ni que ob^t rv----

en fonction de la dose dirradiation et de la concentration e -

bullcse sert compatibles avec tout node daction indirecte

Lee effets de xalcooi du bromure de potassium et du protoxy-i--

d --ote ronf irment i attaque initiale des radicaux OH

linfluence de loxygegravene est nulle et ce gaz nest pas impliqueacute

dans lexplication des rcecanisres

I] est difficile de comparer les rendements raaiulj tidies du glushy

cose du mannose et du galactose les pourcentages relatifs dej

formes or et 9 eacutetant diffeacuterents en solution dans leau

En milieu basique la stabilisation de la forme eacutenolique de lalshy

deacutehyde malonique peut expliquer le rocircle favorisant dune eacuteleacutevation

de pH

En conclusion les meacutecanismes proposeacutes ici sont assez diffeacuterents

de ceux deacutecrits par Scherz Nos reacutesultats expeacuterimentaux ont montreacute

en effet que dans les conditions dirradiation utiliseacutees (solution

dilueacutee pH eacuteleveacute) laldeacutehyde malonique provenait contrairement agrave

lhypothegravese de cet auteur principalement de lextreacutemiteacute aldeacutehydique

du glucose

- CC -

- Extrapolation aux polymegraveres supericirz (fipound- 2)

La comparaison des re demets Ju glucose du rraltose et du maltti-

trio^e net e eacutevidence le roio Au r^rb^nc i

Lorsc- roi -vi o-t xrri li ]eacute in la lai^oi pound lycos i il j e il ny

a plu s pe_- it i 11 teacute d at tu e r ar 1er r in aux Li je eau corrt-

il est oslieacute dans les meacutecanisme- deacutecrits r 1J- ha-it

Seul lej cyles A correspondant bull 1 ex i reacuterri teacute rcr reacute iuc t ri -e

chaicircre irrite cdiraieit i laldeacutehyde rralcri pjc (ne hydre lye

de la liaison jlycosidique serait neacutecessaire) Jre f ra bull tio Je r

dicaux CH Je leau part ici erai t r le y-le E C - d autr-s

reacuteactions et eraii or censeacute ueje LIA Li lisat le - ia [reduction

daldeacutehyde rraionisue -iui deacutecroicirctrait e fonctic de la lorQuer

la chaicircre

Jre extrapolation ugrave 1 any lose condi t ugrave admet tre vc leffet bull-bull

condaire serait donc neacutegligeable Ceci cat en accord avec les reacuteshy

sultats obtenus sur lamidon irradieacute agrave leacutetat solide pour lequel

les concentrations agravealdeacutehyde malonique r augmentent pas aux forshy

tes humiditeacutes contrairement agrave ce que lon pourrait attendre de

1effet secondaire

Dans 1isomaltose les carbones 4 des deux cycles sont libres et

rien nempecircche quapregraves hydrolyse ils participent tous deux agrave la

formation daldeacutehyde malonique cest ce quon observe en effet

expeacuterimentalement

67

fig- 23 - Irradiation du glucose et de ses polymegraveres en milieu liquide agrave diffeacuterents pH

1 - glucose

2 - maltose

5 - maltotriose-

oi^h^-uirifmdash

te rr--t lti J u b i

i _a JOI-bull i bullbull l-it-hyis rraiori _bull = oer est ajouta -J volume

A_-ide d thiobarbiturique 072 g

Acide trichloracitique 1 y g

1^0 QSP 100 ml agrave 20degC

Arregravef chauffage agrave 6CdegC pendant 60 irn le meacutelarge est refroidi et

lu densiteacute optique agrave j32 rn est lue agrave laide dun spectrophoto-

mttre Optica CFt R

EVAPORATION DE LALDEHYDE MALOKIQUE

Laldeacutehyde malorique est seacutepareacute ainsi que tous les produits de

radiolyse volatils par evaporation sous vide agrave ^ucircdegC et piegeage

agrave -TS6degC (fig 26)

La solution est preacutealablement acidifieacutee par 2 ml HCL

- 69 -

qgSTALLISAilOi DU COMPLEXE

Le- -urj IP-XC ATB-AM r eacute c i i t e c o u s ic r rce -le p a i l l e t t e s d eacute c

^J^-L uprucirc i a c i d i f i c a t i o n (HCL lt m l e t r e f r o i d i s s e r c e r t -ie

bull-iorr a r j e - j r c ^ I i e s t e n s u i t e f i l t r eacute s u r v e r r e f r i t t e H C t

JHtfCKATUuiiAiiilE

J bullbull 2- bull bull bullbullbull bull i Uo- a o i i U icirc L O _oro i c r e

bull i a v bullbullbull 1 bullbull c e- f i non a r t i bull J I O ^ s e n t eacute l i - i n eacute e s

icirc-e a v-- bull 1- i e u i a -bull= gt r J e deacute - a r t a t i c

c u i -bull--- lt iy irp l e x t- bdquo o n t a_L xiquCC-r ^ ic-

bullie taille aj ro rieacuteo aux quantiteacutes agrave purifier Un lavage gt

i iric I AT5 te lCA ei egttc-G et diverc produits de raJic

Le Oi ugte ~Lt ensuite -JluC par u ir-eacute lange ea - ampiumltce

mdash mdash Par compteurs type GEIGER KULLER les solutions ( C C bull=

iz eacutevarcreacutees agrave laide ciun eacute iradicircaeur sur des coupelle i -

niriurr Ces d e m i Ore dont introduites dans lappareil e bullbull

tauje ett automatique

Par scintillation liquide Apregraves oxydation dans un four agrave catiy

le C0 marqueacute est recueilli dans pound0 ml du meacutelange suivant (fir bull

Pour un litre

220 mi dalcool meacutethylique (solvant)

330 ml de pheacutenyl-eacutethyl-amine (fixateur de C0 S)

fOO ml de toluegravene (scintillateur primaire)

7 g de Butyl PBD (scintillateur secondaire)

pu ml deau (solvant)

Lactiviteacute est mesureacutee par scintillateur liquide

PREPARATION DALDEHYDE MALONIQUE POUR ETUDE EN LUMIERE UV

Laldeacutehyde malonique teacutemoin est preacutepareacute par hydrolyse acide du bis-

dimeacutethylaceacutetal du commerce (10 ml de solution molaire dacetal

2 ml HCl concentreacute chauffage agrave 30degC pendant 60 mn) (fig 24 - 25)

- 70

fig Zh - Influence de la concentration en acide sur lhydrolyse du bis-dimeacutethyl aceacutetal de laldeacutehyde malonique (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique agrave 267 ira)

- 71 -

fig- 25 - Influence du temps de chauffage agrave 600 sur la formation daldeacutehyde malonique par hydrolyse acide du bis-dimeacutethyl-aceacutetal (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique

267 ara)

ro c IUgrave-U -iu bull c a lt-T ur e^ ^Oucircte-bullbull-- bull - UL Zul i o bull bull bull

To IOiit agtregraves chauffage i^^C agrave I ocirctuve ^ojjj^^i i h e a r e r

ADUIIIC -ii- x-^r

t i l e e s t oifLCicircueacutee j ^ r

a) lyoLhplusmnlXLnzij bull icirc- ^ e l a ^ e tie icjij de ] lii-oae e t do KBr

t J -lplusmnlirO JX ougt2rcs

- 73 -

DIFFERENTES FORMES CRISTALLINES DE GLUCOSE

Glucose du commerce (Prolabo) anhydre ou monohydrate

Sirop de glucose eacutevaporeacute sous vide (20 mrr Hg 30degC) agrave laide dun

rotavapor Biiumlchi ou dans un dessicateur en preacutesence de P_Ofl

Glucose lyophiliseacute agrave laide dun appareil Sogev type Subii-i

CHROMATOGRAPHIES GLC

Preacuteparation des deacuteriveacutes trimeacutethylsiJyleacutes Le sucre J5 mg) est

dissous dans 1 ml de N N dimethyl formamide qui a our proprieacuteteacute

nous lavons veacuterifieacute de conserver la configuratio anomerique La

silylation est reacutealiseacutee par 1 ml de N 0- bis-tri-ieacutethyl-silyl-

trifluoro-aceacutetamide O de trimeacutethyl chlorosila _e) Le deacuteriveacute obshy

tenu est susceptible decirctre chrouatographieacute en aase gazeuse

Chromatographie La chromatographie est effectue sur colonne SE 30

(2 m 18 de pouce) par eacutelution isotherme (c onne 200degC injecteur

250degC deacutetecteur 250degC) agrave laide dun chrom ographe F 30 Ferkin

Elmer

pH DIRRADIATION

lgtc TgtH -cyous sont nxeacutes par des tampon phospnate 05 M et les

pH extrecircmes sont obtenus par addition e soude ou dacide chlorhyshy

drique -

NOTA Le pH varie tregraves peu (lt 1 pIT en cours dirradiation dans

ces conditions

Vide primaire Coton de virra

Azote

liquide

(-1B0raquo Ciuml-

f

riuml 11

sp

l i Soj-ution U C - Glucose _ -

Agitateur bullbullgnetiqua

MEGE I I PIEGE 2

fig-26 - Meacutethode dextraction sous pression reacuteduite des deacuteriveacutes volatils scheacutema de principe

- TJ -

agrave Mlaquoraquoi|tugtl control (-were)

D D

f i g 28 - Meacutethode doxydation des composes marqueacutes ( intertechnique S A I l l bullcheacutema de principe)

- 76 -

CONCLUSION

Au cours de ce travail nous avons vu que laldeacutehyae malonique

Dcuvait ecirctre formeacute directement par irradiation du glucose sec ou par

1intermeacutediaire des radicaux de leau lorsque cette derniegravere eacutetait

preacutesente

Les meacutecanismes reacuteactionnels que nous avons proposeacutes ne sont sans

doute pas la traduction exacte de la reacutealiteacute mais ont lavantage decirctre

en accord avec les reacutesultats expeacuterimentaux

Leffet direct conduit agrave une production daldeacutehyde malonique proshy

portionnelle agrave la dose indeacutependante du deacutebit de dose de la temshy

peacuterature dans un vaste domaine de la preacutesence doxygegravene et de

leacutetat cristallin du glucose En revanche la teneur en eau et la

forme anomeacuterique du glucose jouent un rocircle important Par marquage

isotopique on a pu montrer que les deux extreacutemiteacutes de la moleacutecule

du glucose participent agrave la formation de laldeacutehyde malonique

Lextrapolation aux polymegraveres lineacuteaires (maltose maltotriose) met

en eacutevidence lindeacutependance du rendement de radiolyse vis-agrave-vis de

la liaison a 1 - 4 et permet de penser quil tend vers celui du

6 I ^ u i i c ugraveo110 i camelo te

Leffet indirect est lieacute agrave laction des radicaux OH de leau Il

se manifeste lorsque le glucose est irradieacute agrave leacutetat suffisamment

hydrateacute ou en solution Dans ce dernier cas et en accord avec la

theacuteorie geacuteneacuterale la concentration daldeacutehyde malonique est indeacute-

peacuteiiugravecujLt de la concentration en glucose dans une large mesure et

ne varie pas proportionnellement agrave la dose Loxygegravene est sans inshy

fluence notable mais on observe une forte activation aux pH eacuteleshy

veacutes Lutilisation de 1 4 C a permis dattribuer agrave lextreacutemiteacute aldeacute-

hydique du glucose lorigine de la plus grande partie de laldeacutehyde

malonique La polymeacuterisation du glucose par liaison 01-4 entraicircne

une diminution du rendement radiolytique Ainsi leffet indirect seshy

rait neacutegligeable dans lamylose

- 77 -

Il serait inteacuteressant pour continuer ce travail dextrapoler DX

polymegraveres plus eacuteleveacutes en utilisant divers polyholosides obtenu t ajregrave

hydrolyse meacutenageacutee de lamidon par chromatographie sur biogel jampr

exemple

Quoiquil en soit on a pu mettre en eacutevidence agrave propos de la forshy

mation daldeacutehyde malonique des diffeacuterences de comportement di rlucjo

vis-agrave-vis du rayonnement ionisant selon ou il est libre ou irccrrcr-icirc-

dans une chaicircne glycosidique Ceci incline agrave la prudence danc 1-JZ-J~

polation au polymegravere des reacutesultats trouveacutes sur un monomegravere

- 78 -

ANNEXE

Nous rappelons ici les uniteacutes utiliseacutees en radioactiviteacute et

nous indiquons leurs eacutequivalents biologiques geacuteneacuteralement fondeacutes

sur les effets que produisent les radiations ionisantes dans lorshy

ganisme

On trouvera les mesures pratiques fort bien deacutecrites dans la

thegravese de Monsieur Jean MORRE deacutejagrave citeacute

- 79 -

UNITE DACTIVITE

Le curie (Ci) Le curie caracteacuterise la source eacutemettrice

La masse de radioeacuteleacutement pour une activiteacute de 1 curie est tregraves

variable

mdash 3 tonnes duraniur 3S

mdash 09 rg de cobalt 60

mdash ^3 microgrammes dor 198-

Ceacutetait dabord lactiviteacute de 1 gramme de radium- Officiellement

cest la quantiteacute de tout radioeacuteleacutement dans lequel le nombre de

deacutesinteacutegrations est de

37 x 1 0 1 0 par seconde

Lactiviteacute massique ou speacutecifique est lactiviteacute par uniteacute de

masse dune substance consideacutereacutee Elle sexprime en curiegramme

ou en ses sous-multiples

UKITE DEXPOSITION OU DE DOSE EMISE

Le roentgen (R) Il caracteacuterise un faisceau de rayons X par ionisation

provoqueacutee dans 1air

On mesure ici la charge eacutelectrique transporteacutee

1 R = 2083 x 10 9 paires dions par croa dair

1 R = 16 x 101 paires dions pa granirc d air

1 R = t Ues cm3 dair = 770 Ues gramme dair

1 R = 677 r 10 e MeVcm3 dair standard

1 R = 0838 rad

1 R = 524 x 10 7 MeVg d a i r = 52 x 1 0 1 3 eVg d a i r

1 R = 0107 ergcm 3 d a i r = 869 e rg g d a i r

1 R = 93 e r g g d eau ou de t i s s u s v i v a n t s

- 80 -

UNITE DE DOSE ABSORBEE

Le rad Internatic nalement 09^3) raquo c est luniteacute de dose absorbeacutee-

Elle est fonction des caracteacuteristiques du champ de radiation o~

point consideacutereacute et de la composition eacuteleacutementaire do la natiegraverishy

en ce point

Elle est eacutegale agrave une eacutenergie diviseacutee r-ar une ira se

Indeacutependamment du temps passeacute agrave ceacuteder leacutenergie

1 rad = 100 t g de matiegravere quelconque irradieacutee

s 01 joule par kilogramme

La valeur du rad est sensiblement eacutegale agrave leacutenergie libss-bull- bull_--

de leau (ou des tissus mous irradieacutes) par an faisceau io r-yz X

tel que lexposition soit de roentgen

On peut se servir du rad avec des rayons X gamma neutre bull-bull-

trons protons

Remarques A une exposition de 1 roentgen correspond ure dose

absoijeacutee de

mdash 0869 rad dans lair

mdash 09S rad dans les tissus mous

mdash 08 agrave 097 rad dans leau pour des rayonnement

deacutenergie comprise entre 10 keV et 3 HeV

Si une chambre dionisation a donneacute pour des photons deacutenergie

infeacuterieure agrave 3 WeV agrave un certain endroit dans lair une exshy

position de 1 roentgen le corps humain agrave la mecircrce place receshy

vrait 096 rad

ME5DRES BIOLOGIQUES

Le LET (Linear Energy Transfert) 1 keVmicron deacutecrit leacutenergie

deacutepenseacutee drns les tissus en fonction de la longueur du parcours

LEBR (Efficaciteacute Biologique Relative) = I rayon X de 250 keV

dionisation speacutecifique de 100 paires dions par micron deau ou

de tissue Cest une ionisation speacutecifique-

- 81 -

Le REM (Radiological Equivalent Man) = effet biologique ducirc agrave

labsorption de 1 roentgen de rayons X ou gamma

Un rem = 1 rad X EBR

= EBR e rSEcirc d e tissus

Mesure indispensable agrave leacutetude de certains paramegravetres telles la

radiosensibiliteacute cer luniteacute pratique utiliseacutee pour les vashy

leurs de radiorrotec t _-i

Si lon connaicirct la dose absorbeacutee on peut passer acirc la notion

deacutequivalent de ucirczr2 en pondeacuterant la valeur trouveacutee par un facteur

exprimant le risque relatif correspondant agrave la qualiteacute du rayonshy

nement

Cest le facteur de qualiteacute FQ relieacute agrave la densiteacute des pheacutenomegravenes

eacuteleacutementaires dionisation et dexcitation au voisinage du parcours

de la particule chargeacutee

REM = RAD X FQ

Le rem correspond au risque encouru par un organisme huma_n ayant

reccedilu une dose de 1 rad de rayons X ou gamma

PRINCIPALES VALEURS DE FQ

Rayonnements FQ

X gamma 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale gt 003 HeV 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale lt 003 MeV 17

Neutrons thermiques 3

Particules infinies naturelles protons de faible eacutenergie neutrons rapides 20

Noyaux lourds de recul fragment de fission 20

Une personne soumise pendant un an agrave un flux de neutrons thermishy

ques de 700 Ncm asec recevrait un eacutequivalent de dose de 5 rem

laquelle est la dose annuelle maximale admissible fixeacutee pour la

cateacutegorie de travailleurs dits directement affecteacutes agrave des trashy

vaux sous rayonnements

- 82 -

Le rem est leffet biologique de 12 g de radi-m 226 agrave un megravetre

pour les tissus exposeacutes pendant une heure

Outre la quantiteacute deacutenergie ceacutedeacutee agrave la matiegravere irradieacutee il faut

tenir compte aussi du temps neacutecessaire pour deacutelivrer cette eacutenershy

gie

Une mecircme dose provoque des effets moins graves si elle est eacutetaleacutee

dans le temps Si le temps est suffisamment long une dose mecircme

importante narrive jamais agrave provoquer des effets dits seuils

Les normes de seacutecuriteacute (ou) doses maximales admissibles sont resshy

pecteacutees si lon calcule agrave lavance le temps de travail maximal

en preacutesence du rayonnement

En prenant lheure comme uniteacute de temps on aura

mdash deacutebit dexposition = en Rh

mdash deacutebit de dose absorbeacutee = en radh

mdash deacutebit deacutequivalent de dose = en remh

EFFETS SUR LORGANISME DEFINITIONS DES LOUES

Dose Maximum Admissible cest la dose totale de radiation reccedilue par

un individu et jugeacutee incapable de causer des troubles appreacuteciables

au cours de lexistence Elle varie sil sagit de la seacutecuriteacute inshy

dividuelle dune petite ou dune large fraction de la population

Concentration Maximum Admissible Elle repreacutesente la concentration de

chaque radioeacuteleacutement dans leau et dans lair qui apregraves obtention

dun eacutetat deacutequilibre dans le corps de lindividu qui la ingeacutereacutee

ne donne pas une irradiation corporelle totale deacutepassant une vashy

leur de 03 rem par semaine dans lorgane critique (organe le plus

sensible agrave ce radioeacuteleacutement)

- 83 -

Officiellement la CMA dun radionucleide est lactiviteacute volumique

de ce radionucleide dans lair inhaleacute c dans leau de boisson

qui pour une inhalation ou une ingr -ion exclusive et continue

entraicircne leacutequivalent de dose maxi al admissible au niveau de

lorgane critique lorsque leacutequilibre est atteint ou apregraves cinshy

quante ans dans le cas de radioeacuteleacutements agrave peacuteriode effective longue

Leacutequivalent de dose est deacutefini pour les besoins de la protection

Cest le produit de la dose absorbeacutee par le facteur de qualiteacute

le facteur de distribution de dose et dautres facteurs adeacutequats

bull C H mdash C H -I I

UN Off

- C - C H -I I

OHOH

H C - C H - C H mdash C H -I I I I OHOH OH OH

CHmdashCH-CHmdashCHmdash i I I I bull OH OH OH OH

bullCHmdashCHmdashCHmdash OH- CHmdashCHmdashCHmdashCII- CHmdashCH=CHmdash 0 - + 1

bullC-

1 1 raquo II 1 1 II OH OH 0 O- OH O

Meacutecanisme proposeacute par H SCHERZ

iIV3~SITS LE E2CIT t 3 C C r i l

HT ESS SCIZICSS

U K - A S 3 E L L 3 H I

- bull bull -23 _ _ D E _ _ 3 A _ -icirc_sos

agrave 5- ^ ~ VF

Le Vico-yreacutesident de lUniversiteacute

Universiteacute de Droit dEacuteconomie et des Sciences

A I X - M A R S E I L L E III H - DUSSARDIc2

FACULTEacute des SCIENCES et TECHNIQUES 1raquo SAINT-JEROME Rue Henri Poincar 13397 MARSEILLE CEOEX 4

81raquo -

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- 87 -

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Imprimeacute par le Bureau de Documentation

CENCADARACi1E

Page 16: ETUDE DE LA FORMATION DE L'ALDEHYDE MALONIQUE AU COURS DE

- 13 -

Le coefficient dextinction moleacuteculaire e agrave 5J2 nm est tregraves

eacuteleveacute (56 10amp m - 1 cm - 1) Lee quantiteacutes mesureacutees pourront ecirctre tregraves

faibles ce qui est dailleurs le cas dans le glucose iiradieacute (de

lordre du Mgg)

IV - ISOLEMENT ET PURIFICATION DU COMPLEXE

En raison des tregraves faibles quantiteacutes daldeacutehyde malonique preacuteshy

sentes dans le glucose irradieacute cette eacutetape dans notre travail a deshy

mandeacute une mise au point particuliegravere

Laldeacutehyde malonique est seacutepareacute par evaporation sous pression

reacuteduite puis condenseacute dans un piegravege agrave azote liquide Le complexe est

ensuite formeacute par action de 1A1B et est purifieacute soit par cristallishy

sation soit par chromatographic sur colonne de cellulose Les technishy

ques opeacuteratoires sont deacutecrites dans le dernier chapitre

V - INDICATEURS NUCLEAIRES

Leacutetudedu meacutecanisme de radiolyse a eacuteteacute effectueacutee en utilisant

lisotope l 4 C introduit seacutelectivement en position 1 ou en position 6

La fraction de moleacutecule ainsi singulariseacutee peut ecirctre mise en eacutevidence

dans laldeacutehyde malonique purifieacute On pourra suivre ainsi le devenir

des atomes de carbone du glucose

Le glucose 1C 1 est preacutepareacute au laboratoire des radioeacuteleacutements par

action du cyanure de sodium Na - 1 4C s N sur le D arabinose le glucose 1 4 C 6 est obtenu agrave partir de cyanure de potassium K - 1 4 C = N sur lal-

do 5 0 (1-2) isopropylidegravene D xylofuranose

Le l e est eacutemetteur de rayons P peu

eacutenergeacutetiques facilement ralentis par

la matiegravere

Deux techniques de comptage ont eacuteteacute

utiliseacutees

le fortes activiteacute-

ou ctto-iej ave bull le (

-i fi o de lcrdre de --ra ltbullbull bull bull

bull c irraiieacute o y-lu t io let- CciarM )

le L- a l rriir en eacuteteacute neu1 bull

La --J bull bullltbull bull deacute te Leur ct aicr^

de ratire la r-j en-- iu i- bullbull te-jr rest pi s rroorcrro 0

la _aiteacute deacutercjeacutee (fi lt-bull)bull -cue avorc utiliseacute acirciis ce c a le

courtage or ucintiiiatio liquide Ici leacutererrie de radiatic-r S

r es t ccedilaj eacuteiTise dans 1 eipa-e v - rs L r de lecteur mais trans f eacute r-icirce

ar ienisatic - un olvait jcintillaieur rinaire qui retourne ~lt

leacutetat forianental er eacutenettat uu -uartur de iurriegravere ex-itart agrave

i tour un solvant scintillateur secondaire Les rnotons ue proshy

duit ce dernier en revenant agrave son eacutetat fondamental arrachent des

eacutelectrons agrave une rhotocathode creacuteant une impulsion electric- qui

est ensuite amplifieacutee- La r_reseree ugrave un corps absorbant une- grande

partie des photons lumineux se traduit par une diminution consideacuteshy

rable du rendement de comptage (fig ) Cest le cas du complexe

de laldeacutehyde naloniaue avec lATB Afin de supprimer cet effet de

quenching on brucircle les eacutechantillons radioactifs dans un four

sous courant doxygegravene Le gas carbonique 1 4 C 0 _ raquo=t piege ^laquor xa

rheacuteyiuml^i5thylaiAcircne et le carbamate incolore ainsi formeacute peut ecirctre

traiteacute directement en scintillation liquide

4 C Les activiteacutes speacutecifiques As = sont exprimeacutees

4 C + l S C i a C dans l e s deux types d expeacuter iences en nombre d impuls ions par mole e t

par dix minutes-

fig 6 Influence de le quantiteacute duiiumle solution 10 M daldeacutehyde malonique eacutevaporeacutee sur le rendement de comptage dun appareil GM

- 16 -

o 05 rng de matiegravere froide ajouteacutee

fig 7 - Diminution du rendement de deacutetection en scintillation liquida en fonction de la quantiteacute de complexe color non radioactif ajouteacute agrave la solution

Mais le fait dintroduire un marqueur radioactif dans u

-icircgt- L-icirct-gtTo ire radiolyse interne qui sajoute agrave celle rov

irradie tiu Ceci rous aregravere donc agrave faire une correction ^ bull

ltbull a- ti vite eacuterif i-e cor res oidart agrave la seule irradiation cz

NY-u a bullbullbullbull- ai srd Tx-ur i aldeacutehyde calonique provenant de la

Jicije u- ~amp-re ex teacute rieure - loue avorr ensuite mesureacute laldocirc

-rirjo total la difference CJS done laldeacutehyde produit ar

j- o cxti-rrc- ojle Cclt activiteacutes sccedileacutecifi--es sont rarpcrtO--

a- k-l-o J e deacute art

I _ MISS EN EVIDENTE DE LALDEHYDE KAgraveLC-IQUE DAiiS LE bullbulliLIXOSE

IRRADIE DEFIITIC- DEQ SSLX EFFETS DE RAiI0LIuml3E

_e Rf de rci^raticn Jr euii iideg do jiiico doc ^om lox^j OL tbull-

bullbull partir du glucose irradieacute ot ie laldeacutehyde maloi ue teme-i ot

E cur re de rar sa forme eacuteioiiie laldeacutehyde raicirc oriie ab~

crce e lumiegravere violette [5^]- Le r ax i mur d abc or tier 01 milieu bashy

sique e iue = 2c m ( roeiTirieri d exi tion moleacuteculaire

27 0 ~ cm - 1 j et agrave 2HH r~ cr mille aide Le spectre Itruviclet

du glucose bullrrayieacute preacutesente les mecircmes caracteacuteristiques (fig- 9) raquo alors

que le glucose teacutemoin nabsorbe pas dans cette reacutegion

Ces reacutesultats montrent ue laldeacutehyde rralcniqije cet iriicc-ta-

blemert preacutesent dans le glucose irradieacute Pour les eacutetudes quantitatives

nous avons utiliseacute la mesure de labsorption agrave 532 nn du complexe ATB

meacutethode simple et reproductible

Les reacuteactions de radiolyse peuvent ecirctre initieacutees de deux faccedilons

Soit directement par distribution de 1 pijic agrave la moleacutecule elie-

i-ecircme (cest leffet direct encore appeleacute primaire) soit indirectement

par la formation agrave partir de leau de radicaux hautement reacuteactifs qui

agissent ensuite sur la moleacutecule de soluteacute (cest leffet indirect enshy

core appeleacute secondaire) La teneur en eau de lamidon industriel eacutetant

relativement eacuteleve (13 ) les deux effets doivent se superposer au

cours de lirradiation f est la raison pour laquelle nous avons eacutetushy

dieacute le meacutecanisme de formation de laldeacutehyde malonique dans le glucose

irradieacute sec ou en solution

100

30

60

40

20

i i | i i i I | i i

50

I II I I

i H laquo

150 2 0 0

i l

250 3 0 0

fig 8 Spectre de masse du complexe aldeacutehyde alouiquo icide Uiioharbitiri

Speotromegravetre ugravee masse L KB 9 000 Ocirc entreacutee direct T^ - - -itO0

ig 9 - Spectre UV du glucose irradieacute 1 - traceacute en milieu acide 2 - traceacute en milieu basique

KIVLfc JE I tKFE PfclKAcirclki

I --bull i-re C gt 0 e rroies dald--hy ie ^

(-IiiCoucirc ltt jar ireacuteccedilarad

Influence de la nature du Kaz

Le rerderent radiolytique en aldeacutehyde ra

ugraveart de la nature de latmosphegravere dans 1

glucose en cours d i rradiat ion En part i

doxygegravene n est pas neacutecessaire agrave la reacuteac

- Influence de la tempeacuterature

On nobserve pas de variations dimportance ro

tempeacuterature dirradiation dans le domaine 0degC

vancicircie au-dessous de 0degC la teneur en aldeacutehyt

plus faible comme elle lest dailleurs pour

tie des produits de radiolyse de lamidon Il bull

dans ces conditions les radicaux libres former

moleacutecule de glucose se recombinent rapidement

glucose rad -raquo-B + H recombinaiscn

T 2 50 750 125 0 Dose krad

fig 10 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde raaloiique

y^- Premiegravere seacuterie de mesures bull Deuxiegraveme seacuterie de mesures

Apregraves irradiation le glucose est dissous en concentration molaire dans de leau distilleacutee

Temp uc +00

fifjll - Influence de la tempeacuterature d malonique radioformee

bullPremiere sirie de mesures bullDeuxiegraveme ceacuterie de mesures

irradiation sur la quantiteacute daldeacutehyde

i COC L- vla _ i W

bull-bull gt - - - U - U L i bull lt

bull bull bull - bull bull _ bull bull bull c r i o y -

-aitre iuml a u t a i t i l - i inu c r t a r t e

bull- v o v - i i r- - bull - -OJ-

L ara y x gte c bull re 3i t

i V----- r e Lrv- ij a bull_bullbull-

= -irT i v ie laquoa t i t v bull- -iv J pound -bull JCI1 e r a d i o f c r r v 5 - en

_ e t (bull - r pound oa - - - o- bullbull -o i or a r n b l e e = e e l --c

a - i i ^ ] - ampl -poundbullbulllaquo OLVOL rof i - t -o r a u c-noJIcirc t i o r J e deix

bull aa- - - t - c -

- -1 bull -e - e bull r eacute cdV-rac a j x j u M e Jiuniiii tC- a t t r i -

iil v agrave bullbull t a b i i ^oi-e t i e ia i - v hyror--i- e t re I C J h y d r o -

1 bull- i-j co u t -ox Je e a u CC-J l i a i s o n s r - e r n e t t r a i e n t

AIU j a r t l e t r a f e - t ci eacute no r e i t le 3 i r o l e ^ u i e s a c t i v eacute e s agrave l e a u

t_ r icirc amp i t r e j a r t une p a r t i e de l eacute r e r r i e r e ccedil u e s e r a i t a b n o r b eacute e

r l u ^ r r Jr tur ir

ltt r a n s f e r t agrave l e a u

r a d i o l y s e

rjj-t bullbull_bull agrave e s l i a i s o n s h y d r o g egrave n e

I ig12 - Influence de deux mois de conservation de glucose irradieacute sur le spectre en lumiegravere visibleapregraves reacuteaction avec lATB 1 - Tempeacuterature de conservation + 30degC 2 - Tempeacuterature de conservation 0degC 3 - Tempeacuterature de conservation - 40degC

DO

53

2

f

05 laquo

03- ^y

01-

1 10

1 3 0

H u m i d i t eacute (

fig-13 ~ Influence de lhumiditeacute du glucose sur la quantiteacute daldeacutehyde maIonique radioformeacutee

- 27 -

Les radicaux de leau pourraient eacutegalement particix-er agrave leffet

protecteur en donnant par recombinaison le glucose de deacutepart ou

on modifiant 1 eacutevolution des radicaux mis en jeu laquoans la formashy

tion de laldeacutehyde- Cot aspect sera eacutetudieacute ulteacuterieurement avec

le rocircle des OH-

mdash U effet activateur preacutepondeacuterant aux teneurs en eau eacuteleveacuteer

correspondant agrave ce que lon deacutesigne par effet secondaire et at-

trifcuable aux radicaux de leau hautement reacuteactifs

radiation V glucose raquobull aldeacutehyde nalonique + autres produits de radiolyse

[radicaux intermeacutediairesmdashaldeacutehyde malonique + autres produits de radiolyse

f - Influence des piegraveges agrave radicaux libres

Laddition de K Br supprime les radicaux OH de leau formeacutes en

cours dirradiation La teneur en aldeacutehyde malonique est alors

constante pour des teneurs en eau comprises entre 0 et 75

g - Influence de la structure cristalline du glucose

La structure cristalline du glucose irradieacute contrairement agrave ce

qui a eacuteteacute observeacute avec laciditeacute radioformeacutee Q53]ina pas dinflushy

ence sur la quantiteacute daldeacutehyde obtenue On peut penser que les

diffeacuterences observeacutees entre les formes anomecircres du glucose ou eacuteii-

tre les divers sucres isomegraveres lorsquon effectue les irradiations

agrave leacutetat solide sont effectivement dues agrave la steacutereacuteochimie relative

des groupements hydroxyle

h - Influence de la configuration anomeacuterique du glucose (fig 14-)

A leacutetat solide le glucose 3 conduit agrave un rendement radiolytique

16 fois supeacuterieur agrave celui du glucose commercial qui est constitueacute

principalement de forme a comme nous lavons veacuterifieacute par chromatoshy

graphic en phase gazeuse des deacuteriveacutes trimeacutetfaylsilyleacutes

532 Longueur donde nm

^ i n uo-nerl re ri- o - r u ie arit-- -i a iagraveocirchyie na loni rv i i iofcrraeacute

t i^coo 0

^

CH2OH

tfUgrave Cs-^mdasho

r ~- L CHOH

HO^C 3 amp H OH

D-G111CQSE

CHOH CH2OH

anomfere (3 bull X _4Bnm_ere o-

Mar Liair-2 isotopiques

Cec cxjl-rierces nous ont conduit agrave travailler dans des corciii-

ii re ot pas rigoureusement anhydres puisque les composeacutes -

-- - o-i livreacutee er solution aqueuse Mais avec 10 dhuiriditv

-i ours lapparence physique dune poudre et la figjre S bull

ratre ue le rocircle de ces 10 est faible sur les proportion

jeacutehyde malonique radioformeacute

le coiution de glucose marqueacute (Cj ou C s ) est incorporeacutee de fa-

] lus homogegravene possible agrave du glucose froid anhydre la teneur

eau finale est de 10 le meacutelange est ensuite irradieacute agrave 0 Er-

Apregraves dissolution distillation sous vide et purification par v-

tnatographie du complexe avec lATB les concentrations en aldeacutehv

ma]onique sont mesureacutees en moleslitre par colorimeacutetrie (D0- gt

du complexe ATB) en se reacutefeacuterant agrave une courbe eacutetalon les activit

deacutetermineacutees par scintillation sont exprimeacutees en coups par 10 m

al de solution Capregraves deacuteduction du bruit de fond)

- 30 -

[As (malon)l As (glu) J A

nb coups Lactiviteacute speacutecifique As Crnalon) = des eacutechantillons

nb de moles est pratiquement constante au cours des trois derniegraveres opeacuterations

le complexe eit donc suffisamment purifieacute-

Or deacutetermine eacutegalement lactiviteacute speacutecifique As (gluj du glucose A devrait repreacutesenter la fraction dal-

JA deacutehyde malonique provenant de lextreacutemiteacute du glucose marqueacute (1 ou 6)

Cependant nous lavons vu le glucose est le siegravege dune radiolyse

i terne par les particules de lisotope radioactif- De laldeacutehyde

malonique marqueacute est susceptible decirctre produit en quantiteacutes daushy

tant plus importantes que le stockage avant irradiation a eacuteteacute plus

long Il ne perturbe pas de faccedilon appreacuteciable la densiteacute optique

agrave 532 n-m- (le glucose marqueacute est en quantiteacute neacutegligeable) mais

augmente lactiviteacute et par suite lactiviteacute speacutecifique

Afin de calculer le terme correctif du glucose marqueacute est ajouteacute

agrave du glucose froid deacutejagrave irradieacute dans les mecircmes proportions et les

mecircmes conditions que preacuteceacutedemment Laldeacutehyde malonique radioforme

non marqueacute est utiliseacute ici comme entraicircneur et on mesure lactishy

viteacute speacutecifique du complexe purifieacute que lon rapporte toujours agrave

celle du glucose pour tenir compte des fluctuations de marquage

|As (malon)|

[ AE (glu) J = B B

bull Cest en fait la diffeacuterence A - B qui repreacutesente la fraction dalshy

deacutehyde malonique formeacute par irradiation provenant de lextreacutemiteacute

eacutetudieacutee de la moleacutecule de glucose

Les reacutesultats sont rapporteacutes dans les tableaux 1 et 2

On peut en conclure que lorsque le glucose est irradieacute agrave 3 eacutetat soshy

lide agrave la teneur en eau de TO semblable agrave celle de lamidon inshy

dustriel 23 de laldeacutehyde malonique sont issus de lextreacutemiteacute alshy

coolique et 13 de lextreacutemiteacute aldeacutehydique- Aux erreurs dexpeacuteshy

rience pregraves la somme des fractions corrigeacutees est eacutegale agrave 1

Tableau ndeg 1

Glucose J C B

Teacutemoi El rradieacute

Chrolaquoatograpnie Ndeg 1 2 3 i 5 1 P 3 k 5

Concentration de leacuteluat 365 k8 bulla 237 86 155 6 81 15 x 10 mml

1er comptage corrigeacute 597 596 5gt2 258 31it 5668 2336 3152 4950 coups10 m

2egraveme comptage corrigeacute 599 ^95 53 223 30H 5658 2259 2758 52t3 coups10 mn

Activiteacute speacutecifique 1 16 12ltt 12 111 362 365 389 389 328 x 10- coupe10 mnm

Activiteacute speacutecifique 2 161 103 12 9ltt 350 365 376 3raquo0 ii 9 x 1C- coups10 mnm

Rendement total 60 33 7 E 53 20 10 E

IV ne ugravet J ^rrcc lion

ionibrc do ^oupjiO mn tour 0 rj iicoce Jo deacutepart

A c t i v i t eacute opocircciiiiue on coupunio Lev 0 ru du ^lucoiio -k iucircparl -

A c t i v i t eacute speacutec i f ique moyenne do 1 a Lileacutehy malonique p u r i f i eacute (coupanolc 10 mu) raquo t o 9

Propor t ion As mal or

AJ g l u

l-ro

Ai rrjaJu

riv

Giucoije i-C

I r r a d i eacute

Chromatographie Ndeg 1 1

2 3 lt

Concentration de leluatl 118 95 91 pound60 IS1- 1 Iuml 50 bull

1er comptage corrigeacute

2vvfi -yr-iit--

ActiviU- C- i fi

Rendement l rtaj

Terme de correction - V7fclt-

Nombre de coups10 mn pour 01 ce de gluc ose de deacutepart 9 600

Activiteacute speacutecifique en coupsmole10 mn du glucose de deacutepart 21109

Activiteacute speacutecifique moyenne de laldeacutehyde malonique purifieacute Ccoupsmolo10 mn) 45109

As malon Proportion mdash raquo 214 As glu

Proportion corrigeacutee

As maloni As malon] glu I As glu

lt 000

gt010 9

16 9 10 9

- 25 -

La moleacutecule daldeacutehyde malonique contient donc toujours soit le

bullarbone 1 du glucose (dans 12 des cas) soit le carbone 6 (dans

icirc de cac) ce qui exclut leacuteventualiteacute de formation agrave partir

de atomes t3 ou ^^5 dailleurs peu probable car elle neacuteshy

cessite deux ruptures de la chaicircne carboneacutee

- Propositions de meacutecanismes

Leacutenergie de la radiation va entre autre exciter la moieacutecylo w

TUagrave la rupture- La reacuteaction corrneicera par la scission de Is Iilaquo

son la plus faible Nous discuterons plus loin les facteurs cor c

rationnels qui peuvent orienter cette coupure initiale On peut

proposer deux meacutecanismesi compte tenu de la double origine de la

deacutehyde nalonique

a - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute alcoolique

La rupture initiale de la liaison heacutemiumlaceacutetalique peut ecirctre e

visageacutee comme une scission conseacutecutive au deacutepart dun radin

H du carbone 1 cette eacutetape endothermique neacutecessite enviroi

92 kcal

H OH 0 OK

c bull c

a (CH0H)3 (CH0H)3

S s c i s s i o n

0 CH MJrad bull CH

CH OH CH 2 OH

I glucose II

La rupture de la liaison C 3 - C 4 (83 kcal) et le deacutepart dun H

du carbone 6 (99 kcal) neacutecessaires agrave la formation de laldeacutehyde

malonique peuvent ecirctre suivis de leacutetablissement dune double

liaison C=C (-egraveh kcal) Un des radicaux (III) obtenus est un

glycol allylique On pourra consideacuterer un radical comme une

espegravece deacuteficiente en eacutelectron donc stabiliseacutee par loxygegravene-

0

copy

1 a iiflicircryde inaj -ije

bull bullbullgt i i^ i torrvid iuiro ( I I ) cnbi- ecirc t r e conf i r

ijfe e ocircviucircoicirc-cc- au la iuml ia ra to i ri- _ igt5] i a c ide 5

iquucirc (VI)

- 3 -

O CH

C

(CHOH)

I H r ~ CH

I Ciyii

I I

0

b - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute aldeacutehyacirci^-jg

Le deacutepart dur hydroxyle OK neacutecessite jie eacutere celle de la rupture de la liaison C mdash O heacuteria

Lattaque en C a est susceptible de conduire agrave selon le processus suivant compeacutetitif du preacute^

H 0--

-C

H C ^ OH

(CHOH)

I CH

ad

O CHjOl c_oi

I VII

- amp -

Apres coupure C3 mdash C4 et reacutearrai pounderrciit (^ kcaiuml )

H OH ii

iC mdash OS

CKOE

0 Ci

CiiOK

VII

Ciijugrave

VIII

i-aldeacutehyde iralcnirje cet obiom r ar hyagraveroiv^c -io bullbull

du dosage en milieu acide

- mdash c

CHO

0-0-

CHO f

r-CKO

aldeacutehyde malonique

Remarque On peut envisager aussi daboutir agrave la forme eacutenolique de

lacetal daldeacutehyde malonique cependant leacutenergie neacutecesshy

saire est supeacuterieure (19 kcal)

- 39 -

H 0

i C

| 1 HC

J -CHOH

CHOIi

1

CH

CB^OH

Examinons agrave preacutesent comment ce5 icirc pothegraveses saccordent avt-j It-J

variations observeacutees de rendemen radidytique en fonction des

conditions dirradiation et des aracteacuteristiques du glucose

mdash La preacutesence doxygegravene nest y -bull neacutecessaire pour lexplicatio

des deux meacutecanismes elle nu pas non plus dinfluence sur la

quantiteacute daldeacutehyde malonique ruiioformeacutee-

mdash La constance du rendement radiolytique en fonction du deacutebit de

dose deacutecoule de lobservation preacuteceacutedente les pheacutenomegravenes de

diffusion gazeuse (0= par exemple) nintervenant pas

mdash Il est difficile de relier les variations en fonction de la temshy

peacuterature dirradiation aux hypothegraveses eacutenonceacutees Si certaines

eacutetapes sont endothermiques dautres produisent de leacutenergie et

le bilan global doit ecirctre sensiblement nul puisque la concentrashy

tion daldeacutehyde malonique reste la mecircme entre O^C et 8odegC Or

les meacutecanismes a et b sont endothermiques Il na pas eacuteteacute tenu

compte des eacutenergies de reacutesonance qui peuvent stabiliser certains

radicaux (allylique en particulier) ni du facteur entropique

De plus le couplage avec dautres reacuteactions se faisant sur laushy

tre moitieacute de la moleacutecule est susceptible dapporter une partie

de leacutenergie neacutecessaire

bull b orvi- or 1er f a ib l e s irvv iri

rrv c i a eXfo i i Un-- i

bull bull i i i la x uvvc ceux AcircQ l - a H

j-t J iecirc^oxygl jTOise ai iJe kl ucircri bull

bull_bull bull-bull riri e reacutejerlto i t rbr

gtil - c K ^ e r t j cur ie tcie- er

et t ai a i J i t io ie c ^e bullbull t cera

c- F L( raquogtpound-huxi-- raquo j bull -e ieiJ ^orif or-

i -rtiiej ont r eacute a c t i v e s avi-c Loorr

iil io ia-icirc lec o rb i t a l e Libres de^

a^ u c t raiwar t ir a r a l l egrave l u a avec la

i L bull - o^c r--^le alt f l u^e ^ouc-

i- bull-bull - bull riabullbull- f ac i l i t e - d ouve r tu re

i-- a r j bull i bull s i o n acircani - anonegravere B uc

-ic- ccriit e offot i jr rcr-ierrert

fii- -ltbull - ircrta

g bullltx

v

0 0 n

R

lti o ^ v ~rv

0 0 B

I

A C F sont reacuteactives B D E sont inertes [55]- Incorporeacutees da

un cycle agrave 6 centres At B C conduisent aux trois conformations

dun composeacute anomegravere amp dont 2 sont reacuteactives D et E corresponde

agrave une forme o non reacuteactiveraquo dautre part S ne peut repreacutesenter -

cycle pyranose

0 -o-

1 I

CHjOH

etegravese dne attaque sur le carbone en position 2 dans le

iiicircre b est confirmeacutee par la quantiteacute daldeacutehyde malonique

formeacutee dans le glucose le galactose et le mannose En ef-

la corfiguratior anomeacuteriaue de ces trois sucres est iden-

(fcrne bullgt largement preacutedominante) et on peut penser que la

--ipatier au premier meacutecanisme est semblable La position de

roxyie e imposeacutee par lencombrement de CH sOH est eacutequato-

pcr ie glucose et le galactose et axiale pour le marrose

ior poundeacutereacuteraiemeit plus labile Expeacuterimentalement le mannose

it i uicirce quantiteacute daldeacutehyde ma ionique supeacuterieure agrave celle

oacirce et au galactose

Sriverraquo les conformations preacutefeacutereacutees

Glucose

OH en 2 equatorial OH en 2 axial

Or

OH en 2 equatorial

- lto -

Extrapolation aux polymegraveres

Les rendements radioly tiques rapporteacutes comme luniteacute deacutenergie le

rad agrave 1 gramme de matiegravere irradieacutee de deux polymegraveres le maltose

et le maltotriose sont intermeacutediaires entre ceux des formeacutee raquo ot

S du glucose

Or la conformation de la liaison glycosidique est ogt dans les deux

polymegraveres celle du reacutesidu reacuteducteur est principalement 5 (veacuterishy

fieacutee pour le maltose par chromatographic caseuco des deacuteriveacute- trishy

meacute thy 1 silyleacutes) Il semblerait donc qo tous les groupements arhy-

droglucose sont sensibles agrave leffet primaire -uils soient initia

lerert libres ou inclus dans une chaicircne gluconidique Dailleurs

dune part les meacutecanismes proposeacutes plus haut ne mettent pas en jeu

le carbone dautre part la diffeacuterence de position de 1 hydro-

xyle en t dans le glucose et le galactose eut sans influence On

doit donc tendre pour lamylose au mecircme rendement que le glucose -gt

tableau 3

ciyni CcedilH2OH

S OH A OcircH

Types de polymerisations de lamidon

amylopectine

)H OH Glucose 3 I rcsidu

^

llltlH 2 reacutesiduraquo

Kaltoeriost 3 reacutesidus

CBjO

deg J

C H2deg

CH20H CHjOH a l l o a o laquo I t roae

CHO

CH20H r i b o s

g l u c o s e

CHO

VII o mannosfl

CH 20H CH 20H CH 20H CHjOH guloae idoso galuctose taloiraquo

x y l o e c CHjOH

l y x o s e

CHO

t CH2QH

tfrytbro se

CH20H t h r eacute o s t

h Cil 20H

a l d eacute h y d e g l y c eacute r i q u o

Configuration dos ALDCSi-

- i7 -

III - ETUDE DE Lbull EFFET OcircECOJJD SE

L eacutetuje de la formatior daldeacutehyde rca Ionique agrave partir de sucirclu-

io do flu cosy a --to rrotiveacute- ir lo fait que dans 1aridor irdusi-

rou 1 avjii Jit ue -juantit or neacutegligeable deau est vrais erb la io

rcrt ro^ onsable cor me dans bullbull glucose hydrateacute d ure partie de ce - bull

-oliiL- ISMre part u - caioiC avait eacuteteacute proposeacute r-ar J ~ he r

bull Tit ^oj j t il eacutetait inter-- ant do -eacuterifier ses hypothegraveses

Le poundj ucose cet irradieacute sauf speacutecification cor traire raquo sr s-gtlu-

lion aiueuse agrave la concentra tir de C M i tempeacuterature ordinaire bull-

bull reacute seiee dair ei r la dose bullbull C i Mr ad-

Les quantiteacutes daldeacuteh malonique formeacutees sont alors beo-cou

Lus importantes aue celles et rveacutees lorsque le glucose est irradieacute

bull- leacutetat sec Cette diffeacuterence s t due agrave la tajue des moleacutecules de

jeluteacute par les radicaux radioft -es de leau (effet secondaire)

- La radiolyse de leau

Le meacutecanisme de formatio des radicaux libres de leau est encore-

incertain Toutes les th lories partent cependant de la repreacutesenshy

tation suivante de lionis- lion

rad +

0 raquo- iiuml30 + e

Ces deux espegraveces peuvent se recoisbiner et provoquer la coupure de

la l iaison 0 mdash H

e + ^ 0 + ^ H + OH

ou reacuteagir sur l eau [55 agrave 57

e + H_0 - OH + H

H^O + ItjO ~ H a 0 + + OH

H30 + OH m- 21^0

e + Iuml^O ^ H + OH

Enfin les eacutelectrons peuvent ecirctre rapidement hydrateacutes ( 1 0 - 1 1 sec) [5S]

e raquo- e~ Therm raquobull e~ aq

- i(8 -

Les espegraveces initialesreacutesultant Je lionisation de leau sont

donc H OH e~ aq

Dans un second ter-ps -lles peuvent engendrer des espegraveces moleacutecushy

laires stables

IcircOH

-r OH

Lors d i r r a d i a - i o n i eai ire 1 hydrorvrnc rjcleacuteculaire e t l e erc

-yde ihydrc t e ^ r t i i p e r t rajidere t bull ne r eacute a c t i o n er chaicircne

__y agrave 60]

Hi + OH mdash HO - ii

H + IcircLO laquo- bull 0 + OH

H + ^degs ^deg

L preacutesence doxygegravene dissous de nouvelles espegraveces transitoires

ont forneacutees

H bull- 0 2 ^ H0 2

2H0 2 raquo-2iE02 + Craquo2 OH reacuteagit avec i^O maintenant en

OH + H ^ ^ H0 2 +^0 excegraves devant H^ [57

H + OK raquo- K_0 ]

Leau pure ou satureacutee doxygegravene irradieacutee conduit agrave dec intermeacute-

diaires qui en se recombinant restituent plus ou moins rapidement -

leau de deacutepart _

Lorsquune partie des radicaux OH est utiliseacutee pour reacuteagir avec ^

un soluteacute par exemple le glucose il y a accumulation de peroxyde S

dhydrogegravene -

i

- 9 -

1 i i 2 0 mdash H + Z OH

K K + 2 0 2 H 0 2

2 HO s - Kg0 3 + 0 2

2 pound plusmn j c o s e + 5 OH raquo p r o d u i t s de r a d i o l y s e

c ^ l u c o r - e + ^ H 0 + 0

La presence de peroxyde dhydrogegravene dans les solutions io r_ r

ou agraveaicircu 1urido humide ( jgt t) irradieacute a eacuteteacute er effet mcrtreacuteo

colcagraveneacutetrie [5S] Il ne provient pas du glucose- lui-mecircme r -

en trouve pas jar irradiation agrave leacutetat sec [59] [^0]

Irflueree des conditions dirradiation et des caracteacutericti -

a - influence de la dose et de la concentration

Lors des irradiations du glucose sec ruuz avons noteacute bullbullbull

quantiteacute daldeacutehyde malonique variait lineacuteairement ave bullbullbull

pari la dose dirradiation et la quantiteacute de produit irr--

dautre part-

Les caracteacuteristiques de leffet secondaire sont sensiblerie

diffeacuterentes (fig 15 et 16)

mdash Ainsi la concentration daldeacutehyde malonj icirci crnicircl i v ^

dose et tend vers une limite Aux fortes doses dirradiai c

et aux faibles concentrations de glucose on observe de

plus une deacutecroissance Ceci peut ecirctre imputeacute agrave la radiolc

de laldeacutehyde malonique ou agrave sa destruction par reacuteaction

secondaire avec un autre produit de radiolyse par exemple

aldeacutehyde malonique - raquoraquo hydroxy-alcoyl peroxyde mdash-^ acide maionicr-

En outre la formation daldeacutehyde malonique est indeacutependante

de la teneur initiale en glucose dans un certain domaine do

concentration On peut adopter pour expliquer ces variations

une hypothegravese voisine de celle de ALTMANN [61]

- 50 -

Dose (Krad)

ir 15 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde malonique agrave partir de solutions de glucose

M 1 - concentration initiale du glucose TcggF

M 2 - concentration initiale du glucose -7mdashbull 3 - concentration initiale du glucose

2D

- 51

c j CM [ C O

oj

02

10 r2 i6-i 21G1 [Glucose] mi

figlb - Influence de la concentration initiale en glucose sur la variation de la quantiteacute daldeacutehyde malonique radiofonnee (solution eau dis t i l leacutee dose 0 f5 Nrad)

o c lu

-bull M bull i f bull u - 1

r - a r - i - a w c bull 1- bull i -ni

dcc- J i r r a d i a t i o r

^ = i(UcircH k (Pbdquo ) (oH) d eacute d u i t de raquo- (lt) e t ( 3

o o r r s c Gi d u t r _ i t u

f a ~ t e u r de c c r v e r c i c r G It r e r d c n e j t e f o r n a t i o den aux Oli G 1 - D e t i c ue~- v a l o j r i u i t i a l e u du g l u c o s e e t de P

l e - r a d i c a u x d i j i a r a i s j e n t e C ~ 1 0 ocirc e c Donc

agraveOH

7 OH =

bullpoundbull ampC e t u GOH = OH ( k g l u 0 + kj P Q )

cr GOH

en r e m p l a ccedil a n t d a n s ^

dll k a G(OH)

ltD ~ k g l u 0 + k p P 0

( g l u ) on p o c e K = k a [G ( 0 H ) 1

k g l u Q + k P 0

9- ^ j j = K ( E l u ) = K ( c i u 0 - M)

- 5 -

(glu - M) = K M d H - d (8 l uo H) car gluc - constarte

= - A ducirc (eiu0 - K)

^ glu - H = C e c o

pour D=0 K=0 C=poundiu0

15- Cpoundiu0 - Hy = giuc (e gt

U M = gluc (1 - eK D)

la representation de cette fonction est donneacutee firre

La juartiteacute de produits radioforrceacutes donc daldeacutehyde maloniyue

ivor la dose puis tend vers une limite

Le- reacutesultats expeacuterimentaux sont plus complexes et aux fortec

plusmnoir lavons vu laldeacutehyde malonique est lui-mecircme deacutetruit

Un calcul semblable permet dexpliquer lindeacutependance viocirc~agrave-

de la concentration initiale de glucose

par deacutefinition on peut eacutecrire

i amp r I u l icirc k bull (G OH) 1 dH

k1 elubdquo + le P

dapregraves 8

k G (OH) 6 GM = S i uo G M = rendement de

k glu0 + kp P 0 formation de

17- agrave - -Jpound-L_ bull _Ji_ipound G H k G(OH) k glu0 G(OH)

Lorsque gluQ ^ P Q GM est indeacutependant de la concentration en

glucose

Cest le pheacuterioegravene important traduit par la courbe theacuteorique figu

et observeacute expeacuterimentalement figure 16

G i j 0

Dose

f i r - - Repreacutesenta t ion graphique de M = J 1U 0 (1 - e~ )

Glo 0 laquop Glu 0 gtP 0

fig T8 - Representation graphique de J_ k 1 kp Po gH gTOcircET (en fonction de la concentration en glucose)

k iTOcircST + k glu0

- gt -

I l faut orf i otor ro l e ra ort r^-U-hy it- ma i oni-jue radifucircrir

lt- io t-ilaquobull-bull i rr iitgt -bullbullbull ru i r --lArab L lt-ltt laquoari a gt oree

r ^ t i c bullbull f~-bull OJ-o aug^ei i c i i ^ - t -- l nvu- v irL- f a i t

bullbull bull bull L r jr t M - i - ra o^^ av-- le r - 1 -

ni bull i- rcrt v J 3 rt i ~i l i ocirc rerre CH

ave- JI k ie 16 CH M - 1 2 c 1

Lour ad ii tier avs irra-Jiatio di iie la -j-uajLiiI- daldeacutehyde ma-

loni jue (fie- ^ ) ampJ- revanche lef fc t est iwcroocirc apregraves saturashy

tion dec solutions par le p rot oxyde dazote bdquoG qui induit la forshy

mation dec radicaux OH agrave partir des eacutelectrons aqueux (fig 22)

e aq + iumli20 raquo- K 3 + 011 k = 86 1Q 3 M1 sec 1 [63]

Lespegravece reacuteactive de 1eau responsable de la formation de 1AH

es donc bien le radical OH

- 5 -

fig 19 - Influence de la concentration en glucose sur le nombre de moles dAM radioformeacutees par moleacutecule de glucose-

- 56 -

i

j

532 1

i O a 1

i 20 bull

1 i

10 lt

i

^y 2 4 6 8 10 12 Pil

fig 20 - Influence du pH dirradiaiumliOiumli sur la formation daldeacutehyde aaloiugraveque laquo (solution molaire de glucose dose 2 Hrad)

tPieges agrave OH] m

fig 21 - Influence de la concentration de divers piegraveges P -iia libres sur la formation daldeacutehyde malonique -~u - -s - lirradiation Y du glucose en solution -olcire

1 - CH3 CH OH

2 - CCH) CE OH

3 - K Br

60 -

- 5 mdash 1

51er-

f iCcedil 22 - Evol^t io le -I-ilv^- ial^1i c x ucircaii1 ormeumlegrave ^onct ion de la conceji trat icirccr uc ^IUCQJU OU preacutesence de

mdash 1 - KbdquoQ

mdash 2 - Teacutemoin eau distilleacutee

mdash 2 - CK3 CH OK

- 61 -

kcrarrie Le r a d i c a l OH ea t connu pour ecirc t r e un pu issan t cxyia

r eacute a c t i o n avec KMn04 e s t pa r exemple l a s eu l e oj i l J

j o r t orrre ur r eacuteduc teur - Dune jjianiere geacuteneacute ra l e i l

s u s c e p t i b l e d a r r a c h e r un hydrogegravene

H K

I ^ I R C mdash 0 mdash K ^ O H raquo - H C f R mdash C C

I ^ I R fi

E rrilie busiq-je i l e s t deacutecoEposj e t le r a d i c a l C

possegravede des p r o p r i eacute t eacute s semblables

OH OH mdash HjO + 0

K K

I ~ ^ _ R mdash C mdash 0 mdash H ltdeggt0 R mdash C mdash 0 + vil

I ~ I R R

R R

I I O H + S mdash C OH R mdash C mdash 0 + K_

I

- Marquages isotopiques

A une solution 5 10 M de glucoso pH 1 1 satureacutee doxygegravene esz a c

teacutee une faible quantiteacute de ce sucre marqueacute au 1 4 C en position Cx

ou C s

Apregraves irradiation (5 Mradi 130 kradh) laldeacutehyde malonique est

seacutepareacute comme preacuteceacutedemmentraquo Les purifications du complexe ave 1 bull

sont effectueacutees par cristallisations successives dans leau et par

chromatographic de partage sur colonne de cellulose Lactiviteacute

speacutecifique eacutetant constante au cours de 5 opeacuterations on estime que

le complexe est suffisamment purifieacute

Glucose rrgtaroieacute on p o s i t i o n

11deg c r i s t a l ltdeg c r i s t a l - ^ 0 u r i i U a l i c c r i s t a l icirc e l u a t chrc-

i - a l ( n o i e s ) i bull 0 mdash - Q- V 10 - 5 10 _ - 0 06 10-

A t i v i t eacute t o t a l e VL- 0 s i Mi tes

10 o i 1 C S i j 10- J 0 1 0 t is- 10 e

- i v i t ocirc s p eacute - i - i 21 10

0 1 ) h

jucircoitioi ugrave

bull - i m a l I n o l e ocirc ) 1 1 8 E io-= 115 1 0 - 6 03igt 1 0 0187 10 - 0 05^ 1 0 _

gtbullbullbull ivitiuml t o t a l e o rs 10 minutes

o- bull5 10= i 10 s idj 1 0 - e10 10-

- icirc i v i t eacute speacute = i -3V o 1 0 iK 10 1 c iraquo 1 0 1 0 ltt 1 0 1 0

b 1 0 1 0

i ----is~iumlrt - S bull - - bull bull - -JIuml l ^ 1 5lt

La r a d i c l y s e i n t e r n e e j t i c i neacute^IigeaLiO levant c o l l e p rodui te r-ar

le rayonnement car l a juantivl- Jali-Shv-Jc- ralor i ^ e ferrreacutee ir

i r r a d i a t i o n 7 e s t t r egrave s s^ i icirc r i eure gt e ucirc p glucose j e

Les bull amprOto rer-reacute^prrTit rraio-iq^e contenant l e carbone rcarqueacute -n-t bullbullbull-i- - - LJvemert de 8 igt e t

10 icircioir 1^ -lLiBaiiumles a ldeacutehydiqje e t a l c o o l i q u e

P ropos i t i ons de ae--ajd^mea

ues meca-Jpoundr5 voa r -_-

i-i-jpound lt--v-2- -Liri T L

v l a i t que- l-Mg-^t ^ t i

viuml-ovoja^ pour l a r a d i o l y s e en mi l ieu

-bullelle en s o l u t i o n en tenant compte

r a d i c a l -OH de l e a u

- 63 -

On peut concevoir que lattaque du radical OH conduise agrave

chement de H- sur lhydroxyde du carbone t

H OH

Y CHOE I CKOH

I HCO^K iO

CK OH

1

H OH -C I CHOH I CHOH

HCO I

mdashCH I CJLOH

II

Le rearrangement du radical II aboutit apregraves rupture de la

C mdash C au composeacute III

H OH

-V CHOH

H C amp + 7 kcal

mdash-c

I CHOH i CHOH

CHjOH II CHCK III

te composeacute III peut ensuite eacutevoluer agraveampns deux voice digegravere1

H ^0

I

a - Hydrolyse de la liaison aceacutetalique

CHO

CHOH

__ CHOE CHOK

COM

CEO

CKOH

CE OH

IV

l

H OH C

_ II

v- 2 C bullbull=lt-

Laiiic - i et cr suite rOcej^aire dc

-ur ie carl-o-e c du r a d i c a l V c e t t e

j i t d i rec te-re c o i t ar i i t e r n eacute -

cc

c

CHC

ci-

ildeacutehyde r-aicrirje

rc conditions expeacuterimentales to de laldeacutehyde ralonique sont

i icr-eacutes i partir de lextreacutemiteacute aideacutehydique

Counure horolytiaus de la liaison acetaliccedilue

Le radical III pourrait aussi conduire apregraves coupure horcolytique

de la liaison C mdash 0 heacuteniaceacutetalique sercolable agrave celle postuleacutee en

rrilieu solide s la forme eacutenolique de laldeacutehyde nialonique

K 0)

l c I

CHC i I CHOK CKO

CKO

omdash-mdashOH

CE OH

III

8h kcal CH I CKOE

- 6J -

CHO CHO

I I bullCHOK laquo- CH

f 1 ltCHOli CKOH

XII XIII

lit-rai responsable de la formation ugrave partir de bullbullbull-

rLi al tccli ie I riucose de seulement 0 de laldeacutehyde- r-~

Or p e t er effet penser quen milieu liquide bullbull

r aux pi extrecircmes lhydrolyse est plus facile

la -jeupure horr-dy tique

biccussion

Le-iuml variations de la concentration en aldeacutehyde mala ni que ob^t rv----

en fonction de la dose dirradiation et de la concentration e -

bullcse sert compatibles avec tout node daction indirecte

Lee effets de xalcooi du bromure de potassium et du protoxy-i--

d --ote ronf irment i attaque initiale des radicaux OH

linfluence de loxygegravene est nulle et ce gaz nest pas impliqueacute

dans lexplication des rcecanisres

I] est difficile de comparer les rendements raaiulj tidies du glushy

cose du mannose et du galactose les pourcentages relatifs dej

formes or et 9 eacutetant diffeacuterents en solution dans leau

En milieu basique la stabilisation de la forme eacutenolique de lalshy

deacutehyde malonique peut expliquer le rocircle favorisant dune eacuteleacutevation

de pH

En conclusion les meacutecanismes proposeacutes ici sont assez diffeacuterents

de ceux deacutecrits par Scherz Nos reacutesultats expeacuterimentaux ont montreacute

en effet que dans les conditions dirradiation utiliseacutees (solution

dilueacutee pH eacuteleveacute) laldeacutehyde malonique provenait contrairement agrave

lhypothegravese de cet auteur principalement de lextreacutemiteacute aldeacutehydique

du glucose

- CC -

- Extrapolation aux polymegraveres supericirz (fipound- 2)

La comparaison des re demets Ju glucose du rraltose et du maltti-

trio^e net e eacutevidence le roio Au r^rb^nc i

Lorsc- roi -vi o-t xrri li ]eacute in la lai^oi pound lycos i il j e il ny

a plu s pe_- it i 11 teacute d at tu e r ar 1er r in aux Li je eau corrt-

il est oslieacute dans les meacutecanisme- deacutecrits r 1J- ha-it

Seul lej cyles A correspondant bull 1 ex i reacuterri teacute rcr reacute iuc t ri -e

chaicircre irrite cdiraieit i laldeacutehyde rralcri pjc (ne hydre lye

de la liaison jlycosidique serait neacutecessaire) Jre f ra bull tio Je r

dicaux CH Je leau part ici erai t r le y-le E C - d autr-s

reacuteactions et eraii or censeacute ueje LIA Li lisat le - ia [reduction

daldeacutehyde rraionisue -iui deacutecroicirctrait e fonctic de la lorQuer

la chaicircre

Jre extrapolation ugrave 1 any lose condi t ugrave admet tre vc leffet bull-bull

condaire serait donc neacutegligeable Ceci cat en accord avec les reacuteshy

sultats obtenus sur lamidon irradieacute agrave leacutetat solide pour lequel

les concentrations agravealdeacutehyde malonique r augmentent pas aux forshy

tes humiditeacutes contrairement agrave ce que lon pourrait attendre de

1effet secondaire

Dans 1isomaltose les carbones 4 des deux cycles sont libres et

rien nempecircche quapregraves hydrolyse ils participent tous deux agrave la

formation daldeacutehyde malonique cest ce quon observe en effet

expeacuterimentalement

67

fig- 23 - Irradiation du glucose et de ses polymegraveres en milieu liquide agrave diffeacuterents pH

1 - glucose

2 - maltose

5 - maltotriose-

oi^h^-uirifmdash

te rr--t lti J u b i

i _a JOI-bull i bullbull l-it-hyis rraiori _bull = oer est ajouta -J volume

A_-ide d thiobarbiturique 072 g

Acide trichloracitique 1 y g

1^0 QSP 100 ml agrave 20degC

Arregravef chauffage agrave 6CdegC pendant 60 irn le meacutelarge est refroidi et

lu densiteacute optique agrave j32 rn est lue agrave laide dun spectrophoto-

mttre Optica CFt R

EVAPORATION DE LALDEHYDE MALOKIQUE

Laldeacutehyde malorique est seacutepareacute ainsi que tous les produits de

radiolyse volatils par evaporation sous vide agrave ^ucircdegC et piegeage

agrave -TS6degC (fig 26)

La solution est preacutealablement acidifieacutee par 2 ml HCL

- 69 -

qgSTALLISAilOi DU COMPLEXE

Le- -urj IP-XC ATB-AM r eacute c i i t e c o u s ic r rce -le p a i l l e t t e s d eacute c

^J^-L uprucirc i a c i d i f i c a t i o n (HCL lt m l e t r e f r o i d i s s e r c e r t -ie

bull-iorr a r j e - j r c ^ I i e s t e n s u i t e f i l t r eacute s u r v e r r e f r i t t e H C t

JHtfCKATUuiiAiiilE

J bullbull 2- bull bull bullbullbull bull i Uo- a o i i U icirc L O _oro i c r e

bull i a v bullbullbull 1 bullbull c e- f i non a r t i bull J I O ^ s e n t eacute l i - i n eacute e s

icirc-e a v-- bull 1- i e u i a -bull= gt r J e deacute - a r t a t i c

c u i -bull--- lt iy irp l e x t- bdquo o n t a_L xiquCC-r ^ ic-

bullie taille aj ro rieacuteo aux quantiteacutes agrave purifier Un lavage gt

i iric I AT5 te lCA ei egttc-G et diverc produits de raJic

Le Oi ugte ~Lt ensuite -JluC par u ir-eacute lange ea - ampiumltce

mdash mdash Par compteurs type GEIGER KULLER les solutions ( C C bull=

iz eacutevarcreacutees agrave laide ciun eacute iradicircaeur sur des coupelle i -

niriurr Ces d e m i Ore dont introduites dans lappareil e bullbull

tauje ett automatique

Par scintillation liquide Apregraves oxydation dans un four agrave catiy

le C0 marqueacute est recueilli dans pound0 ml du meacutelange suivant (fir bull

Pour un litre

220 mi dalcool meacutethylique (solvant)

330 ml de pheacutenyl-eacutethyl-amine (fixateur de C0 S)

fOO ml de toluegravene (scintillateur primaire)

7 g de Butyl PBD (scintillateur secondaire)

pu ml deau (solvant)

Lactiviteacute est mesureacutee par scintillateur liquide

PREPARATION DALDEHYDE MALONIQUE POUR ETUDE EN LUMIERE UV

Laldeacutehyde malonique teacutemoin est preacutepareacute par hydrolyse acide du bis-

dimeacutethylaceacutetal du commerce (10 ml de solution molaire dacetal

2 ml HCl concentreacute chauffage agrave 30degC pendant 60 mn) (fig 24 - 25)

- 70

fig Zh - Influence de la concentration en acide sur lhydrolyse du bis-dimeacutethyl aceacutetal de laldeacutehyde malonique (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique agrave 267 ira)

- 71 -

fig- 25 - Influence du temps de chauffage agrave 600 sur la formation daldeacutehyde malonique par hydrolyse acide du bis-dimeacutethyl-aceacutetal (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique

267 ara)

ro c IUgrave-U -iu bull c a lt-T ur e^ ^Oucircte-bullbull-- bull - UL Zul i o bull bull bull

To IOiit agtregraves chauffage i^^C agrave I ocirctuve ^ojjj^^i i h e a r e r

ADUIIIC -ii- x-^r

t i l e e s t oifLCicircueacutee j ^ r

a) lyoLhplusmnlXLnzij bull icirc- ^ e l a ^ e tie icjij de ] lii-oae e t do KBr

t J -lplusmnlirO JX ougt2rcs

- 73 -

DIFFERENTES FORMES CRISTALLINES DE GLUCOSE

Glucose du commerce (Prolabo) anhydre ou monohydrate

Sirop de glucose eacutevaporeacute sous vide (20 mrr Hg 30degC) agrave laide dun

rotavapor Biiumlchi ou dans un dessicateur en preacutesence de P_Ofl

Glucose lyophiliseacute agrave laide dun appareil Sogev type Subii-i

CHROMATOGRAPHIES GLC

Preacuteparation des deacuteriveacutes trimeacutethylsiJyleacutes Le sucre J5 mg) est

dissous dans 1 ml de N N dimethyl formamide qui a our proprieacuteteacute

nous lavons veacuterifieacute de conserver la configuratio anomerique La

silylation est reacutealiseacutee par 1 ml de N 0- bis-tri-ieacutethyl-silyl-

trifluoro-aceacutetamide O de trimeacutethyl chlorosila _e) Le deacuteriveacute obshy

tenu est susceptible decirctre chrouatographieacute en aase gazeuse

Chromatographie La chromatographie est effectue sur colonne SE 30

(2 m 18 de pouce) par eacutelution isotherme (c onne 200degC injecteur

250degC deacutetecteur 250degC) agrave laide dun chrom ographe F 30 Ferkin

Elmer

pH DIRRADIATION

lgtc TgtH -cyous sont nxeacutes par des tampon phospnate 05 M et les

pH extrecircmes sont obtenus par addition e soude ou dacide chlorhyshy

drique -

NOTA Le pH varie tregraves peu (lt 1 pIT en cours dirradiation dans

ces conditions

Vide primaire Coton de virra

Azote

liquide

(-1B0raquo Ciuml-

f

riuml 11

sp

l i Soj-ution U C - Glucose _ -

Agitateur bullbullgnetiqua

MEGE I I PIEGE 2

fig-26 - Meacutethode dextraction sous pression reacuteduite des deacuteriveacutes volatils scheacutema de principe

- TJ -

agrave Mlaquoraquoi|tugtl control (-were)

D D

f i g 28 - Meacutethode doxydation des composes marqueacutes ( intertechnique S A I l l bullcheacutema de principe)

- 76 -

CONCLUSION

Au cours de ce travail nous avons vu que laldeacutehyae malonique

Dcuvait ecirctre formeacute directement par irradiation du glucose sec ou par

1intermeacutediaire des radicaux de leau lorsque cette derniegravere eacutetait

preacutesente

Les meacutecanismes reacuteactionnels que nous avons proposeacutes ne sont sans

doute pas la traduction exacte de la reacutealiteacute mais ont lavantage decirctre

en accord avec les reacutesultats expeacuterimentaux

Leffet direct conduit agrave une production daldeacutehyde malonique proshy

portionnelle agrave la dose indeacutependante du deacutebit de dose de la temshy

peacuterature dans un vaste domaine de la preacutesence doxygegravene et de

leacutetat cristallin du glucose En revanche la teneur en eau et la

forme anomeacuterique du glucose jouent un rocircle important Par marquage

isotopique on a pu montrer que les deux extreacutemiteacutes de la moleacutecule

du glucose participent agrave la formation de laldeacutehyde malonique

Lextrapolation aux polymegraveres lineacuteaires (maltose maltotriose) met

en eacutevidence lindeacutependance du rendement de radiolyse vis-agrave-vis de

la liaison a 1 - 4 et permet de penser quil tend vers celui du

6 I ^ u i i c ugraveo110 i camelo te

Leffet indirect est lieacute agrave laction des radicaux OH de leau Il

se manifeste lorsque le glucose est irradieacute agrave leacutetat suffisamment

hydrateacute ou en solution Dans ce dernier cas et en accord avec la

theacuteorie geacuteneacuterale la concentration daldeacutehyde malonique est indeacute-

peacuteiiugravecujLt de la concentration en glucose dans une large mesure et

ne varie pas proportionnellement agrave la dose Loxygegravene est sans inshy

fluence notable mais on observe une forte activation aux pH eacuteleshy

veacutes Lutilisation de 1 4 C a permis dattribuer agrave lextreacutemiteacute aldeacute-

hydique du glucose lorigine de la plus grande partie de laldeacutehyde

malonique La polymeacuterisation du glucose par liaison 01-4 entraicircne

une diminution du rendement radiolytique Ainsi leffet indirect seshy

rait neacutegligeable dans lamylose

- 77 -

Il serait inteacuteressant pour continuer ce travail dextrapoler DX

polymegraveres plus eacuteleveacutes en utilisant divers polyholosides obtenu t ajregrave

hydrolyse meacutenageacutee de lamidon par chromatographie sur biogel jampr

exemple

Quoiquil en soit on a pu mettre en eacutevidence agrave propos de la forshy

mation daldeacutehyde malonique des diffeacuterences de comportement di rlucjo

vis-agrave-vis du rayonnement ionisant selon ou il est libre ou irccrrcr-icirc-

dans une chaicircne glycosidique Ceci incline agrave la prudence danc 1-JZ-J~

polation au polymegravere des reacutesultats trouveacutes sur un monomegravere

- 78 -

ANNEXE

Nous rappelons ici les uniteacutes utiliseacutees en radioactiviteacute et

nous indiquons leurs eacutequivalents biologiques geacuteneacuteralement fondeacutes

sur les effets que produisent les radiations ionisantes dans lorshy

ganisme

On trouvera les mesures pratiques fort bien deacutecrites dans la

thegravese de Monsieur Jean MORRE deacutejagrave citeacute

- 79 -

UNITE DACTIVITE

Le curie (Ci) Le curie caracteacuterise la source eacutemettrice

La masse de radioeacuteleacutement pour une activiteacute de 1 curie est tregraves

variable

mdash 3 tonnes duraniur 3S

mdash 09 rg de cobalt 60

mdash ^3 microgrammes dor 198-

Ceacutetait dabord lactiviteacute de 1 gramme de radium- Officiellement

cest la quantiteacute de tout radioeacuteleacutement dans lequel le nombre de

deacutesinteacutegrations est de

37 x 1 0 1 0 par seconde

Lactiviteacute massique ou speacutecifique est lactiviteacute par uniteacute de

masse dune substance consideacutereacutee Elle sexprime en curiegramme

ou en ses sous-multiples

UKITE DEXPOSITION OU DE DOSE EMISE

Le roentgen (R) Il caracteacuterise un faisceau de rayons X par ionisation

provoqueacutee dans 1air

On mesure ici la charge eacutelectrique transporteacutee

1 R = 2083 x 10 9 paires dions par croa dair

1 R = 16 x 101 paires dions pa granirc d air

1 R = t Ues cm3 dair = 770 Ues gramme dair

1 R = 677 r 10 e MeVcm3 dair standard

1 R = 0838 rad

1 R = 524 x 10 7 MeVg d a i r = 52 x 1 0 1 3 eVg d a i r

1 R = 0107 ergcm 3 d a i r = 869 e rg g d a i r

1 R = 93 e r g g d eau ou de t i s s u s v i v a n t s

- 80 -

UNITE DE DOSE ABSORBEE

Le rad Internatic nalement 09^3) raquo c est luniteacute de dose absorbeacutee-

Elle est fonction des caracteacuteristiques du champ de radiation o~

point consideacutereacute et de la composition eacuteleacutementaire do la natiegraverishy

en ce point

Elle est eacutegale agrave une eacutenergie diviseacutee r-ar une ira se

Indeacutependamment du temps passeacute agrave ceacuteder leacutenergie

1 rad = 100 t g de matiegravere quelconque irradieacutee

s 01 joule par kilogramme

La valeur du rad est sensiblement eacutegale agrave leacutenergie libss-bull- bull_--

de leau (ou des tissus mous irradieacutes) par an faisceau io r-yz X

tel que lexposition soit de roentgen

On peut se servir du rad avec des rayons X gamma neutre bull-bull-

trons protons

Remarques A une exposition de 1 roentgen correspond ure dose

absoijeacutee de

mdash 0869 rad dans lair

mdash 09S rad dans les tissus mous

mdash 08 agrave 097 rad dans leau pour des rayonnement

deacutenergie comprise entre 10 keV et 3 HeV

Si une chambre dionisation a donneacute pour des photons deacutenergie

infeacuterieure agrave 3 WeV agrave un certain endroit dans lair une exshy

position de 1 roentgen le corps humain agrave la mecircrce place receshy

vrait 096 rad

ME5DRES BIOLOGIQUES

Le LET (Linear Energy Transfert) 1 keVmicron deacutecrit leacutenergie

deacutepenseacutee drns les tissus en fonction de la longueur du parcours

LEBR (Efficaciteacute Biologique Relative) = I rayon X de 250 keV

dionisation speacutecifique de 100 paires dions par micron deau ou

de tissue Cest une ionisation speacutecifique-

- 81 -

Le REM (Radiological Equivalent Man) = effet biologique ducirc agrave

labsorption de 1 roentgen de rayons X ou gamma

Un rem = 1 rad X EBR

= EBR e rSEcirc d e tissus

Mesure indispensable agrave leacutetude de certains paramegravetres telles la

radiosensibiliteacute cer luniteacute pratique utiliseacutee pour les vashy

leurs de radiorrotec t _-i

Si lon connaicirct la dose absorbeacutee on peut passer acirc la notion

deacutequivalent de ucirczr2 en pondeacuterant la valeur trouveacutee par un facteur

exprimant le risque relatif correspondant agrave la qualiteacute du rayonshy

nement

Cest le facteur de qualiteacute FQ relieacute agrave la densiteacute des pheacutenomegravenes

eacuteleacutementaires dionisation et dexcitation au voisinage du parcours

de la particule chargeacutee

REM = RAD X FQ

Le rem correspond au risque encouru par un organisme huma_n ayant

reccedilu une dose de 1 rad de rayons X ou gamma

PRINCIPALES VALEURS DE FQ

Rayonnements FQ

X gamma 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale gt 003 HeV 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale lt 003 MeV 17

Neutrons thermiques 3

Particules infinies naturelles protons de faible eacutenergie neutrons rapides 20

Noyaux lourds de recul fragment de fission 20

Une personne soumise pendant un an agrave un flux de neutrons thermishy

ques de 700 Ncm asec recevrait un eacutequivalent de dose de 5 rem

laquelle est la dose annuelle maximale admissible fixeacutee pour la

cateacutegorie de travailleurs dits directement affecteacutes agrave des trashy

vaux sous rayonnements

- 82 -

Le rem est leffet biologique de 12 g de radi-m 226 agrave un megravetre

pour les tissus exposeacutes pendant une heure

Outre la quantiteacute deacutenergie ceacutedeacutee agrave la matiegravere irradieacutee il faut

tenir compte aussi du temps neacutecessaire pour deacutelivrer cette eacutenershy

gie

Une mecircme dose provoque des effets moins graves si elle est eacutetaleacutee

dans le temps Si le temps est suffisamment long une dose mecircme

importante narrive jamais agrave provoquer des effets dits seuils

Les normes de seacutecuriteacute (ou) doses maximales admissibles sont resshy

pecteacutees si lon calcule agrave lavance le temps de travail maximal

en preacutesence du rayonnement

En prenant lheure comme uniteacute de temps on aura

mdash deacutebit dexposition = en Rh

mdash deacutebit de dose absorbeacutee = en radh

mdash deacutebit deacutequivalent de dose = en remh

EFFETS SUR LORGANISME DEFINITIONS DES LOUES

Dose Maximum Admissible cest la dose totale de radiation reccedilue par

un individu et jugeacutee incapable de causer des troubles appreacuteciables

au cours de lexistence Elle varie sil sagit de la seacutecuriteacute inshy

dividuelle dune petite ou dune large fraction de la population

Concentration Maximum Admissible Elle repreacutesente la concentration de

chaque radioeacuteleacutement dans leau et dans lair qui apregraves obtention

dun eacutetat deacutequilibre dans le corps de lindividu qui la ingeacutereacutee

ne donne pas une irradiation corporelle totale deacutepassant une vashy

leur de 03 rem par semaine dans lorgane critique (organe le plus

sensible agrave ce radioeacuteleacutement)

- 83 -

Officiellement la CMA dun radionucleide est lactiviteacute volumique

de ce radionucleide dans lair inhaleacute c dans leau de boisson

qui pour une inhalation ou une ingr -ion exclusive et continue

entraicircne leacutequivalent de dose maxi al admissible au niveau de

lorgane critique lorsque leacutequilibre est atteint ou apregraves cinshy

quante ans dans le cas de radioeacuteleacutements agrave peacuteriode effective longue

Leacutequivalent de dose est deacutefini pour les besoins de la protection

Cest le produit de la dose absorbeacutee par le facteur de qualiteacute

le facteur de distribution de dose et dautres facteurs adeacutequats

bull C H mdash C H -I I

UN Off

- C - C H -I I

OHOH

H C - C H - C H mdash C H -I I I I OHOH OH OH

CHmdashCH-CHmdashCHmdash i I I I bull OH OH OH OH

bullCHmdashCHmdashCHmdash OH- CHmdashCHmdashCHmdashCII- CHmdashCH=CHmdash 0 - + 1

bullC-

1 1 raquo II 1 1 II OH OH 0 O- OH O

Meacutecanisme proposeacute par H SCHERZ

iIV3~SITS LE E2CIT t 3 C C r i l

HT ESS SCIZICSS

U K - A S 3 E L L 3 H I

- bull bull -23 _ _ D E _ _ 3 A _ -icirc_sos

agrave 5- ^ ~ VF

Le Vico-yreacutesident de lUniversiteacute

Universiteacute de Droit dEacuteconomie et des Sciences

A I X - M A R S E I L L E III H - DUSSARDIc2

FACULTEacute des SCIENCES et TECHNIQUES 1raquo SAINT-JEROME Rue Henri Poincar 13397 MARSEILLE CEOEX 4

81raquo -

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Imprimeacute par le Bureau de Documentation

CENCADARACi1E

Page 17: ETUDE DE LA FORMATION DE L'ALDEHYDE MALONIQUE AU COURS DE

le fortes activiteacute-

ou ctto-iej ave bull le (

-i fi o de lcrdre de --ra ltbullbull bull bull

bull c irraiieacute o y-lu t io let- CciarM )

le L- a l rriir en eacuteteacute neu1 bull

La --J bull bullltbull bull deacute te Leur ct aicr^

de ratire la r-j en-- iu i- bullbull te-jr rest pi s rroorcrro 0

la _aiteacute deacutercjeacutee (fi lt-bull)bull -cue avorc utiliseacute acirciis ce c a le

courtage or ucintiiiatio liquide Ici leacutererrie de radiatic-r S

r es t ccedilaj eacuteiTise dans 1 eipa-e v - rs L r de lecteur mais trans f eacute r-icirce

ar ienisatic - un olvait jcintillaieur rinaire qui retourne ~lt

leacutetat forianental er eacutenettat uu -uartur de iurriegravere ex-itart agrave

i tour un solvant scintillateur secondaire Les rnotons ue proshy

duit ce dernier en revenant agrave son eacutetat fondamental arrachent des

eacutelectrons agrave une rhotocathode creacuteant une impulsion electric- qui

est ensuite amplifieacutee- La r_reseree ugrave un corps absorbant une- grande

partie des photons lumineux se traduit par une diminution consideacuteshy

rable du rendement de comptage (fig ) Cest le cas du complexe

de laldeacutehyde naloniaue avec lATB Afin de supprimer cet effet de

quenching on brucircle les eacutechantillons radioactifs dans un four

sous courant doxygegravene Le gas carbonique 1 4 C 0 _ raquo=t piege ^laquor xa

rheacuteyiuml^i5thylaiAcircne et le carbamate incolore ainsi formeacute peut ecirctre

traiteacute directement en scintillation liquide

4 C Les activiteacutes speacutecifiques As = sont exprimeacutees

4 C + l S C i a C dans l e s deux types d expeacuter iences en nombre d impuls ions par mole e t

par dix minutes-

fig 6 Influence de le quantiteacute duiiumle solution 10 M daldeacutehyde malonique eacutevaporeacutee sur le rendement de comptage dun appareil GM

- 16 -

o 05 rng de matiegravere froide ajouteacutee

fig 7 - Diminution du rendement de deacutetection en scintillation liquida en fonction de la quantiteacute de complexe color non radioactif ajouteacute agrave la solution

Mais le fait dintroduire un marqueur radioactif dans u

-icircgt- L-icirct-gtTo ire radiolyse interne qui sajoute agrave celle rov

irradie tiu Ceci rous aregravere donc agrave faire une correction ^ bull

ltbull a- ti vite eacuterif i-e cor res oidart agrave la seule irradiation cz

NY-u a bullbullbullbull- ai srd Tx-ur i aldeacutehyde calonique provenant de la

Jicije u- ~amp-re ex teacute rieure - loue avorr ensuite mesureacute laldocirc

-rirjo total la difference CJS done laldeacutehyde produit ar

j- o cxti-rrc- ojle Cclt activiteacutes sccedileacutecifi--es sont rarpcrtO--

a- k-l-o J e deacute art

I _ MISS EN EVIDENTE DE LALDEHYDE KAgraveLC-IQUE DAiiS LE bullbulliLIXOSE

IRRADIE DEFIITIC- DEQ SSLX EFFETS DE RAiI0LIuml3E

_e Rf de rci^raticn Jr euii iideg do jiiico doc ^om lox^j OL tbull-

bullbull partir du glucose irradieacute ot ie laldeacutehyde maloi ue teme-i ot

E cur re de rar sa forme eacuteioiiie laldeacutehyde raicirc oriie ab~

crce e lumiegravere violette [5^]- Le r ax i mur d abc or tier 01 milieu bashy

sique e iue = 2c m ( roeiTirieri d exi tion moleacuteculaire

27 0 ~ cm - 1 j et agrave 2HH r~ cr mille aide Le spectre Itruviclet

du glucose bullrrayieacute preacutesente les mecircmes caracteacuteristiques (fig- 9) raquo alors

que le glucose teacutemoin nabsorbe pas dans cette reacutegion

Ces reacutesultats montrent ue laldeacutehyde rralcniqije cet iriicc-ta-

blemert preacutesent dans le glucose irradieacute Pour les eacutetudes quantitatives

nous avons utiliseacute la mesure de labsorption agrave 532 nn du complexe ATB

meacutethode simple et reproductible

Les reacuteactions de radiolyse peuvent ecirctre initieacutees de deux faccedilons

Soit directement par distribution de 1 pijic agrave la moleacutecule elie-

i-ecircme (cest leffet direct encore appeleacute primaire) soit indirectement

par la formation agrave partir de leau de radicaux hautement reacuteactifs qui

agissent ensuite sur la moleacutecule de soluteacute (cest leffet indirect enshy

core appeleacute secondaire) La teneur en eau de lamidon industriel eacutetant

relativement eacuteleve (13 ) les deux effets doivent se superposer au

cours de lirradiation f est la raison pour laquelle nous avons eacutetushy

dieacute le meacutecanisme de formation de laldeacutehyde malonique dans le glucose

irradieacute sec ou en solution

100

30

60

40

20

i i | i i i I | i i

50

I II I I

i H laquo

150 2 0 0

i l

250 3 0 0

fig 8 Spectre de masse du complexe aldeacutehyde alouiquo icide Uiioharbitiri

Speotromegravetre ugravee masse L KB 9 000 Ocirc entreacutee direct T^ - - -itO0

ig 9 - Spectre UV du glucose irradieacute 1 - traceacute en milieu acide 2 - traceacute en milieu basique

KIVLfc JE I tKFE PfclKAcirclki

I --bull i-re C gt 0 e rroies dald--hy ie ^

(-IiiCoucirc ltt jar ireacuteccedilarad

Influence de la nature du Kaz

Le rerderent radiolytique en aldeacutehyde ra

ugraveart de la nature de latmosphegravere dans 1

glucose en cours d i rradiat ion En part i

doxygegravene n est pas neacutecessaire agrave la reacuteac

- Influence de la tempeacuterature

On nobserve pas de variations dimportance ro

tempeacuterature dirradiation dans le domaine 0degC

vancicircie au-dessous de 0degC la teneur en aldeacutehyt

plus faible comme elle lest dailleurs pour

tie des produits de radiolyse de lamidon Il bull

dans ces conditions les radicaux libres former

moleacutecule de glucose se recombinent rapidement

glucose rad -raquo-B + H recombinaiscn

T 2 50 750 125 0 Dose krad

fig 10 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde raaloiique

y^- Premiegravere seacuterie de mesures bull Deuxiegraveme seacuterie de mesures

Apregraves irradiation le glucose est dissous en concentration molaire dans de leau distilleacutee

Temp uc +00

fifjll - Influence de la tempeacuterature d malonique radioformee

bullPremiere sirie de mesures bullDeuxiegraveme ceacuterie de mesures

irradiation sur la quantiteacute daldeacutehyde

i COC L- vla _ i W

bull-bull gt - - - U - U L i bull lt

bull bull bull - bull bull _ bull bull bull c r i o y -

-aitre iuml a u t a i t i l - i inu c r t a r t e

bull- v o v - i i r- - bull - -OJ-

L ara y x gte c bull re 3i t

i V----- r e Lrv- ij a bull_bullbull-

= -irT i v ie laquoa t i t v bull- -iv J pound -bull JCI1 e r a d i o f c r r v 5 - en

_ e t (bull - r pound oa - - - o- bullbull -o i or a r n b l e e = e e l --c

a - i i ^ ] - ampl -poundbullbulllaquo OLVOL rof i - t -o r a u c-noJIcirc t i o r J e deix

bull aa- - - t - c -

- -1 bull -e - e bull r eacute cdV-rac a j x j u M e Jiuniiii tC- a t t r i -

iil v agrave bullbull t a b i i ^oi-e t i e ia i - v hyror--i- e t re I C J h y d r o -

1 bull- i-j co u t -ox Je e a u CC-J l i a i s o n s r - e r n e t t r a i e n t

AIU j a r t l e t r a f e - t ci eacute no r e i t le 3 i r o l e ^ u i e s a c t i v eacute e s agrave l e a u

t_ r icirc amp i t r e j a r t une p a r t i e de l eacute r e r r i e r e ccedil u e s e r a i t a b n o r b eacute e

r l u ^ r r Jr tur ir

ltt r a n s f e r t agrave l e a u

r a d i o l y s e

rjj-t bullbull_bull agrave e s l i a i s o n s h y d r o g egrave n e

I ig12 - Influence de deux mois de conservation de glucose irradieacute sur le spectre en lumiegravere visibleapregraves reacuteaction avec lATB 1 - Tempeacuterature de conservation + 30degC 2 - Tempeacuterature de conservation 0degC 3 - Tempeacuterature de conservation - 40degC

DO

53

2

f

05 laquo

03- ^y

01-

1 10

1 3 0

H u m i d i t eacute (

fig-13 ~ Influence de lhumiditeacute du glucose sur la quantiteacute daldeacutehyde maIonique radioformeacutee

- 27 -

Les radicaux de leau pourraient eacutegalement particix-er agrave leffet

protecteur en donnant par recombinaison le glucose de deacutepart ou

on modifiant 1 eacutevolution des radicaux mis en jeu laquoans la formashy

tion de laldeacutehyde- Cot aspect sera eacutetudieacute ulteacuterieurement avec

le rocircle des OH-

mdash U effet activateur preacutepondeacuterant aux teneurs en eau eacuteleveacuteer

correspondant agrave ce que lon deacutesigne par effet secondaire et at-

trifcuable aux radicaux de leau hautement reacuteactifs

radiation V glucose raquobull aldeacutehyde nalonique + autres produits de radiolyse

[radicaux intermeacutediairesmdashaldeacutehyde malonique + autres produits de radiolyse

f - Influence des piegraveges agrave radicaux libres

Laddition de K Br supprime les radicaux OH de leau formeacutes en

cours dirradiation La teneur en aldeacutehyde malonique est alors

constante pour des teneurs en eau comprises entre 0 et 75

g - Influence de la structure cristalline du glucose

La structure cristalline du glucose irradieacute contrairement agrave ce

qui a eacuteteacute observeacute avec laciditeacute radioformeacutee Q53]ina pas dinflushy

ence sur la quantiteacute daldeacutehyde obtenue On peut penser que les

diffeacuterences observeacutees entre les formes anomecircres du glucose ou eacuteii-

tre les divers sucres isomegraveres lorsquon effectue les irradiations

agrave leacutetat solide sont effectivement dues agrave la steacutereacuteochimie relative

des groupements hydroxyle

h - Influence de la configuration anomeacuterique du glucose (fig 14-)

A leacutetat solide le glucose 3 conduit agrave un rendement radiolytique

16 fois supeacuterieur agrave celui du glucose commercial qui est constitueacute

principalement de forme a comme nous lavons veacuterifieacute par chromatoshy

graphic en phase gazeuse des deacuteriveacutes trimeacutetfaylsilyleacutes

532 Longueur donde nm

^ i n uo-nerl re ri- o - r u ie arit-- -i a iagraveocirchyie na loni rv i i iofcrraeacute

t i^coo 0

^

CH2OH

tfUgrave Cs-^mdasho

r ~- L CHOH

HO^C 3 amp H OH

D-G111CQSE

CHOH CH2OH

anomfere (3 bull X _4Bnm_ere o-

Mar Liair-2 isotopiques

Cec cxjl-rierces nous ont conduit agrave travailler dans des corciii-

ii re ot pas rigoureusement anhydres puisque les composeacutes -

-- - o-i livreacutee er solution aqueuse Mais avec 10 dhuiriditv

-i ours lapparence physique dune poudre et la figjre S bull

ratre ue le rocircle de ces 10 est faible sur les proportion

jeacutehyde malonique radioformeacute

le coiution de glucose marqueacute (Cj ou C s ) est incorporeacutee de fa-

] lus homogegravene possible agrave du glucose froid anhydre la teneur

eau finale est de 10 le meacutelange est ensuite irradieacute agrave 0 Er-

Apregraves dissolution distillation sous vide et purification par v-

tnatographie du complexe avec lATB les concentrations en aldeacutehv

ma]onique sont mesureacutees en moleslitre par colorimeacutetrie (D0- gt

du complexe ATB) en se reacutefeacuterant agrave une courbe eacutetalon les activit

deacutetermineacutees par scintillation sont exprimeacutees en coups par 10 m

al de solution Capregraves deacuteduction du bruit de fond)

- 30 -

[As (malon)l As (glu) J A

nb coups Lactiviteacute speacutecifique As Crnalon) = des eacutechantillons

nb de moles est pratiquement constante au cours des trois derniegraveres opeacuterations

le complexe eit donc suffisamment purifieacute-

Or deacutetermine eacutegalement lactiviteacute speacutecifique As (gluj du glucose A devrait repreacutesenter la fraction dal-

JA deacutehyde malonique provenant de lextreacutemiteacute du glucose marqueacute (1 ou 6)

Cependant nous lavons vu le glucose est le siegravege dune radiolyse

i terne par les particules de lisotope radioactif- De laldeacutehyde

malonique marqueacute est susceptible decirctre produit en quantiteacutes daushy

tant plus importantes que le stockage avant irradiation a eacuteteacute plus

long Il ne perturbe pas de faccedilon appreacuteciable la densiteacute optique

agrave 532 n-m- (le glucose marqueacute est en quantiteacute neacutegligeable) mais

augmente lactiviteacute et par suite lactiviteacute speacutecifique

Afin de calculer le terme correctif du glucose marqueacute est ajouteacute

agrave du glucose froid deacutejagrave irradieacute dans les mecircmes proportions et les

mecircmes conditions que preacuteceacutedemment Laldeacutehyde malonique radioforme

non marqueacute est utiliseacute ici comme entraicircneur et on mesure lactishy

viteacute speacutecifique du complexe purifieacute que lon rapporte toujours agrave

celle du glucose pour tenir compte des fluctuations de marquage

|As (malon)|

[ AE (glu) J = B B

bull Cest en fait la diffeacuterence A - B qui repreacutesente la fraction dalshy

deacutehyde malonique formeacute par irradiation provenant de lextreacutemiteacute

eacutetudieacutee de la moleacutecule de glucose

Les reacutesultats sont rapporteacutes dans les tableaux 1 et 2

On peut en conclure que lorsque le glucose est irradieacute agrave 3 eacutetat soshy

lide agrave la teneur en eau de TO semblable agrave celle de lamidon inshy

dustriel 23 de laldeacutehyde malonique sont issus de lextreacutemiteacute alshy

coolique et 13 de lextreacutemiteacute aldeacutehydique- Aux erreurs dexpeacuteshy

rience pregraves la somme des fractions corrigeacutees est eacutegale agrave 1

Tableau ndeg 1

Glucose J C B

Teacutemoi El rradieacute

Chrolaquoatograpnie Ndeg 1 2 3 i 5 1 P 3 k 5

Concentration de leacuteluat 365 k8 bulla 237 86 155 6 81 15 x 10 mml

1er comptage corrigeacute 597 596 5gt2 258 31it 5668 2336 3152 4950 coups10 m

2egraveme comptage corrigeacute 599 ^95 53 223 30H 5658 2259 2758 52t3 coups10 mn

Activiteacute speacutecifique 1 16 12ltt 12 111 362 365 389 389 328 x 10- coupe10 mnm

Activiteacute speacutecifique 2 161 103 12 9ltt 350 365 376 3raquo0 ii 9 x 1C- coups10 mnm

Rendement total 60 33 7 E 53 20 10 E

IV ne ugravet J ^rrcc lion

ionibrc do ^oupjiO mn tour 0 rj iicoce Jo deacutepart

A c t i v i t eacute opocircciiiiue on coupunio Lev 0 ru du ^lucoiio -k iucircparl -

A c t i v i t eacute speacutec i f ique moyenne do 1 a Lileacutehy malonique p u r i f i eacute (coupanolc 10 mu) raquo t o 9

Propor t ion As mal or

AJ g l u

l-ro

Ai rrjaJu

riv

Giucoije i-C

I r r a d i eacute

Chromatographie Ndeg 1 1

2 3 lt

Concentration de leluatl 118 95 91 pound60 IS1- 1 Iuml 50 bull

1er comptage corrigeacute

2vvfi -yr-iit--

ActiviU- C- i fi

Rendement l rtaj

Terme de correction - V7fclt-

Nombre de coups10 mn pour 01 ce de gluc ose de deacutepart 9 600

Activiteacute speacutecifique en coupsmole10 mn du glucose de deacutepart 21109

Activiteacute speacutecifique moyenne de laldeacutehyde malonique purifieacute Ccoupsmolo10 mn) 45109

As malon Proportion mdash raquo 214 As glu

Proportion corrigeacutee

As maloni As malon] glu I As glu

lt 000

gt010 9

16 9 10 9

- 25 -

La moleacutecule daldeacutehyde malonique contient donc toujours soit le

bullarbone 1 du glucose (dans 12 des cas) soit le carbone 6 (dans

icirc de cac) ce qui exclut leacuteventualiteacute de formation agrave partir

de atomes t3 ou ^^5 dailleurs peu probable car elle neacuteshy

cessite deux ruptures de la chaicircne carboneacutee

- Propositions de meacutecanismes

Leacutenergie de la radiation va entre autre exciter la moieacutecylo w

TUagrave la rupture- La reacuteaction corrneicera par la scission de Is Iilaquo

son la plus faible Nous discuterons plus loin les facteurs cor c

rationnels qui peuvent orienter cette coupure initiale On peut

proposer deux meacutecanismesi compte tenu de la double origine de la

deacutehyde nalonique

a - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute alcoolique

La rupture initiale de la liaison heacutemiumlaceacutetalique peut ecirctre e

visageacutee comme une scission conseacutecutive au deacutepart dun radin

H du carbone 1 cette eacutetape endothermique neacutecessite enviroi

92 kcal

H OH 0 OK

c bull c

a (CH0H)3 (CH0H)3

S s c i s s i o n

0 CH MJrad bull CH

CH OH CH 2 OH

I glucose II

La rupture de la liaison C 3 - C 4 (83 kcal) et le deacutepart dun H

du carbone 6 (99 kcal) neacutecessaires agrave la formation de laldeacutehyde

malonique peuvent ecirctre suivis de leacutetablissement dune double

liaison C=C (-egraveh kcal) Un des radicaux (III) obtenus est un

glycol allylique On pourra consideacuterer un radical comme une

espegravece deacuteficiente en eacutelectron donc stabiliseacutee par loxygegravene-

0

copy

1 a iiflicircryde inaj -ije

bull bullbullgt i i^ i torrvid iuiro ( I I ) cnbi- ecirc t r e conf i r

ijfe e ocircviucircoicirc-cc- au la iuml ia ra to i ri- _ igt5] i a c ide 5

iquucirc (VI)

- 3 -

O CH

C

(CHOH)

I H r ~ CH

I Ciyii

I I

0

b - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute aldeacutehyacirci^-jg

Le deacutepart dur hydroxyle OK neacutecessite jie eacutere celle de la rupture de la liaison C mdash O heacuteria

Lattaque en C a est susceptible de conduire agrave selon le processus suivant compeacutetitif du preacute^

H 0--

-C

H C ^ OH

(CHOH)

I CH

ad

O CHjOl c_oi

I VII

- amp -

Apres coupure C3 mdash C4 et reacutearrai pounderrciit (^ kcaiuml )

H OH ii

iC mdash OS

CKOE

0 Ci

CiiOK

VII

Ciijugrave

VIII

i-aldeacutehyde iralcnirje cet obiom r ar hyagraveroiv^c -io bullbull

du dosage en milieu acide

- mdash c

CHO

0-0-

CHO f

r-CKO

aldeacutehyde malonique

Remarque On peut envisager aussi daboutir agrave la forme eacutenolique de

lacetal daldeacutehyde malonique cependant leacutenergie neacutecesshy

saire est supeacuterieure (19 kcal)

- 39 -

H 0

i C

| 1 HC

J -CHOH

CHOIi

1

CH

CB^OH

Examinons agrave preacutesent comment ce5 icirc pothegraveses saccordent avt-j It-J

variations observeacutees de rendemen radidytique en fonction des

conditions dirradiation et des aracteacuteristiques du glucose

mdash La preacutesence doxygegravene nest y -bull neacutecessaire pour lexplicatio

des deux meacutecanismes elle nu pas non plus dinfluence sur la

quantiteacute daldeacutehyde malonique ruiioformeacutee-

mdash La constance du rendement radiolytique en fonction du deacutebit de

dose deacutecoule de lobservation preacuteceacutedente les pheacutenomegravenes de

diffusion gazeuse (0= par exemple) nintervenant pas

mdash Il est difficile de relier les variations en fonction de la temshy

peacuterature dirradiation aux hypothegraveses eacutenonceacutees Si certaines

eacutetapes sont endothermiques dautres produisent de leacutenergie et

le bilan global doit ecirctre sensiblement nul puisque la concentrashy

tion daldeacutehyde malonique reste la mecircme entre O^C et 8odegC Or

les meacutecanismes a et b sont endothermiques Il na pas eacuteteacute tenu

compte des eacutenergies de reacutesonance qui peuvent stabiliser certains

radicaux (allylique en particulier) ni du facteur entropique

De plus le couplage avec dautres reacuteactions se faisant sur laushy

tre moitieacute de la moleacutecule est susceptible dapporter une partie

de leacutenergie neacutecessaire

bull b orvi- or 1er f a ib l e s irvv iri

rrv c i a eXfo i i Un-- i

bull bull i i i la x uvvc ceux AcircQ l - a H

j-t J iecirc^oxygl jTOise ai iJe kl ucircri bull

bull_bull bull-bull riri e reacutejerlto i t rbr

gtil - c K ^ e r t j cur ie tcie- er

et t ai a i J i t io ie c ^e bullbull t cera

c- F L( raquogtpound-huxi-- raquo j bull -e ieiJ ^orif or-

i -rtiiej ont r eacute a c t i v e s avi-c Loorr

iil io ia-icirc lec o rb i t a l e Libres de^

a^ u c t raiwar t ir a r a l l egrave l u a avec la

i L bull - o^c r--^le alt f l u^e ^ouc-

i- bull-bull - bull riabullbull- f ac i l i t e - d ouve r tu re

i-- a r j bull i bull s i o n acircani - anonegravere B uc

-ic- ccriit e offot i jr rcr-ierrert

fii- -ltbull - ircrta

g bullltx

v

0 0 n

R

lti o ^ v ~rv

0 0 B

I

A C F sont reacuteactives B D E sont inertes [55]- Incorporeacutees da

un cycle agrave 6 centres At B C conduisent aux trois conformations

dun composeacute anomegravere amp dont 2 sont reacuteactives D et E corresponde

agrave une forme o non reacuteactiveraquo dautre part S ne peut repreacutesenter -

cycle pyranose

0 -o-

1 I

CHjOH

etegravese dne attaque sur le carbone en position 2 dans le

iiicircre b est confirmeacutee par la quantiteacute daldeacutehyde malonique

formeacutee dans le glucose le galactose et le mannose En ef-

la corfiguratior anomeacuteriaue de ces trois sucres est iden-

(fcrne bullgt largement preacutedominante) et on peut penser que la

--ipatier au premier meacutecanisme est semblable La position de

roxyie e imposeacutee par lencombrement de CH sOH est eacutequato-

pcr ie glucose et le galactose et axiale pour le marrose

ior poundeacutereacuteraiemeit plus labile Expeacuterimentalement le mannose

it i uicirce quantiteacute daldeacutehyde ma ionique supeacuterieure agrave celle

oacirce et au galactose

Sriverraquo les conformations preacutefeacutereacutees

Glucose

OH en 2 equatorial OH en 2 axial

Or

OH en 2 equatorial

- lto -

Extrapolation aux polymegraveres

Les rendements radioly tiques rapporteacutes comme luniteacute deacutenergie le

rad agrave 1 gramme de matiegravere irradieacutee de deux polymegraveres le maltose

et le maltotriose sont intermeacutediaires entre ceux des formeacutee raquo ot

S du glucose

Or la conformation de la liaison glycosidique est ogt dans les deux

polymegraveres celle du reacutesidu reacuteducteur est principalement 5 (veacuterishy

fieacutee pour le maltose par chromatographic caseuco des deacuteriveacute- trishy

meacute thy 1 silyleacutes) Il semblerait donc qo tous les groupements arhy-

droglucose sont sensibles agrave leffet primaire -uils soient initia

lerert libres ou inclus dans une chaicircne gluconidique Dailleurs

dune part les meacutecanismes proposeacutes plus haut ne mettent pas en jeu

le carbone dautre part la diffeacuterence de position de 1 hydro-

xyle en t dans le glucose et le galactose eut sans influence On

doit donc tendre pour lamylose au mecircme rendement que le glucose -gt

tableau 3

ciyni CcedilH2OH

S OH A OcircH

Types de polymerisations de lamidon

amylopectine

)H OH Glucose 3 I rcsidu

^

llltlH 2 reacutesiduraquo

Kaltoeriost 3 reacutesidus

CBjO

deg J

C H2deg

CH20H CHjOH a l l o a o laquo I t roae

CHO

CH20H r i b o s

g l u c o s e

CHO

VII o mannosfl

CH 20H CH 20H CH 20H CHjOH guloae idoso galuctose taloiraquo

x y l o e c CHjOH

l y x o s e

CHO

t CH2QH

tfrytbro se

CH20H t h r eacute o s t

h Cil 20H

a l d eacute h y d e g l y c eacute r i q u o

Configuration dos ALDCSi-

- i7 -

III - ETUDE DE Lbull EFFET OcircECOJJD SE

L eacutetuje de la formatior daldeacutehyde rca Ionique agrave partir de sucirclu-

io do flu cosy a --to rrotiveacute- ir lo fait que dans 1aridor irdusi-

rou 1 avjii Jit ue -juantit or neacutegligeable deau est vrais erb la io

rcrt ro^ onsable cor me dans bullbull glucose hydrateacute d ure partie de ce - bull

-oliiL- ISMre part u - caioiC avait eacuteteacute proposeacute r-ar J ~ he r

bull Tit ^oj j t il eacutetait inter-- ant do -eacuterifier ses hypothegraveses

Le poundj ucose cet irradieacute sauf speacutecification cor traire raquo sr s-gtlu-

lion aiueuse agrave la concentra tir de C M i tempeacuterature ordinaire bull-

bull reacute seiee dair ei r la dose bullbull C i Mr ad-

Les quantiteacutes daldeacuteh malonique formeacutees sont alors beo-cou

Lus importantes aue celles et rveacutees lorsque le glucose est irradieacute

bull- leacutetat sec Cette diffeacuterence s t due agrave la tajue des moleacutecules de

jeluteacute par les radicaux radioft -es de leau (effet secondaire)

- La radiolyse de leau

Le meacutecanisme de formatio des radicaux libres de leau est encore-

incertain Toutes les th lories partent cependant de la repreacutesenshy

tation suivante de lionis- lion

rad +

0 raquo- iiuml30 + e

Ces deux espegraveces peuvent se recoisbiner et provoquer la coupure de

la l iaison 0 mdash H

e + ^ 0 + ^ H + OH

ou reacuteagir sur l eau [55 agrave 57

e + H_0 - OH + H

H^O + ItjO ~ H a 0 + + OH

H30 + OH m- 21^0

e + Iuml^O ^ H + OH

Enfin les eacutelectrons peuvent ecirctre rapidement hydrateacutes ( 1 0 - 1 1 sec) [5S]

e raquo- e~ Therm raquobull e~ aq

- i(8 -

Les espegraveces initialesreacutesultant Je lionisation de leau sont

donc H OH e~ aq

Dans un second ter-ps -lles peuvent engendrer des espegraveces moleacutecushy

laires stables

IcircOH

-r OH

Lors d i r r a d i a - i o n i eai ire 1 hydrorvrnc rjcleacuteculaire e t l e erc

-yde ihydrc t e ^ r t i i p e r t rajidere t bull ne r eacute a c t i o n er chaicircne

__y agrave 60]

Hi + OH mdash HO - ii

H + IcircLO laquo- bull 0 + OH

H + ^degs ^deg

L preacutesence doxygegravene dissous de nouvelles espegraveces transitoires

ont forneacutees

H bull- 0 2 ^ H0 2

2H0 2 raquo-2iE02 + Craquo2 OH reacuteagit avec i^O maintenant en

OH + H ^ ^ H0 2 +^0 excegraves devant H^ [57

H + OK raquo- K_0 ]

Leau pure ou satureacutee doxygegravene irradieacutee conduit agrave dec intermeacute-

diaires qui en se recombinant restituent plus ou moins rapidement -

leau de deacutepart _

Lorsquune partie des radicaux OH est utiliseacutee pour reacuteagir avec ^

un soluteacute par exemple le glucose il y a accumulation de peroxyde S

dhydrogegravene -

i

- 9 -

1 i i 2 0 mdash H + Z OH

K K + 2 0 2 H 0 2

2 HO s - Kg0 3 + 0 2

2 pound plusmn j c o s e + 5 OH raquo p r o d u i t s de r a d i o l y s e

c ^ l u c o r - e + ^ H 0 + 0

La presence de peroxyde dhydrogegravene dans les solutions io r_ r

ou agraveaicircu 1urido humide ( jgt t) irradieacute a eacuteteacute er effet mcrtreacuteo

colcagraveneacutetrie [5S] Il ne provient pas du glucose- lui-mecircme r -

en trouve pas jar irradiation agrave leacutetat sec [59] [^0]

Irflueree des conditions dirradiation et des caracteacutericti -

a - influence de la dose et de la concentration

Lors des irradiations du glucose sec ruuz avons noteacute bullbullbull

quantiteacute daldeacutehyde malonique variait lineacuteairement ave bullbullbull

pari la dose dirradiation et la quantiteacute de produit irr--

dautre part-

Les caracteacuteristiques de leffet secondaire sont sensiblerie

diffeacuterentes (fig 15 et 16)

mdash Ainsi la concentration daldeacutehyde malonj icirci crnicircl i v ^

dose et tend vers une limite Aux fortes doses dirradiai c

et aux faibles concentrations de glucose on observe de

plus une deacutecroissance Ceci peut ecirctre imputeacute agrave la radiolc

de laldeacutehyde malonique ou agrave sa destruction par reacuteaction

secondaire avec un autre produit de radiolyse par exemple

aldeacutehyde malonique - raquoraquo hydroxy-alcoyl peroxyde mdash-^ acide maionicr-

En outre la formation daldeacutehyde malonique est indeacutependante

de la teneur initiale en glucose dans un certain domaine do

concentration On peut adopter pour expliquer ces variations

une hypothegravese voisine de celle de ALTMANN [61]

- 50 -

Dose (Krad)

ir 15 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde malonique agrave partir de solutions de glucose

M 1 - concentration initiale du glucose TcggF

M 2 - concentration initiale du glucose -7mdashbull 3 - concentration initiale du glucose

2D

- 51

c j CM [ C O

oj

02

10 r2 i6-i 21G1 [Glucose] mi

figlb - Influence de la concentration initiale en glucose sur la variation de la quantiteacute daldeacutehyde malonique radiofonnee (solution eau dis t i l leacutee dose 0 f5 Nrad)

o c lu

-bull M bull i f bull u - 1

r - a r - i - a w c bull 1- bull i -ni

dcc- J i r r a d i a t i o r

^ = i(UcircH k (Pbdquo ) (oH) d eacute d u i t de raquo- (lt) e t ( 3

o o r r s c Gi d u t r _ i t u

f a ~ t e u r de c c r v e r c i c r G It r e r d c n e j t e f o r n a t i o den aux Oli G 1 - D e t i c ue~- v a l o j r i u i t i a l e u du g l u c o s e e t de P

l e - r a d i c a u x d i j i a r a i s j e n t e C ~ 1 0 ocirc e c Donc

agraveOH

7 OH =

bullpoundbull ampC e t u GOH = OH ( k g l u 0 + kj P Q )

cr GOH

en r e m p l a ccedil a n t d a n s ^

dll k a G(OH)

ltD ~ k g l u 0 + k p P 0

( g l u ) on p o c e K = k a [G ( 0 H ) 1

k g l u Q + k P 0

9- ^ j j = K ( E l u ) = K ( c i u 0 - M)

- 5 -

(glu - M) = K M d H - d (8 l uo H) car gluc - constarte

= - A ducirc (eiu0 - K)

^ glu - H = C e c o

pour D=0 K=0 C=poundiu0

15- Cpoundiu0 - Hy = giuc (e gt

U M = gluc (1 - eK D)

la representation de cette fonction est donneacutee firre

La juartiteacute de produits radioforrceacutes donc daldeacutehyde maloniyue

ivor la dose puis tend vers une limite

Le- reacutesultats expeacuterimentaux sont plus complexes et aux fortec

plusmnoir lavons vu laldeacutehyde malonique est lui-mecircme deacutetruit

Un calcul semblable permet dexpliquer lindeacutependance viocirc~agrave-

de la concentration initiale de glucose

par deacutefinition on peut eacutecrire

i amp r I u l icirc k bull (G OH) 1 dH

k1 elubdquo + le P

dapregraves 8

k G (OH) 6 GM = S i uo G M = rendement de

k glu0 + kp P 0 formation de

17- agrave - -Jpound-L_ bull _Ji_ipound G H k G(OH) k glu0 G(OH)

Lorsque gluQ ^ P Q GM est indeacutependant de la concentration en

glucose

Cest le pheacuterioegravene important traduit par la courbe theacuteorique figu

et observeacute expeacuterimentalement figure 16

G i j 0

Dose

f i r - - Repreacutesenta t ion graphique de M = J 1U 0 (1 - e~ )

Glo 0 laquop Glu 0 gtP 0

fig T8 - Representation graphique de J_ k 1 kp Po gH gTOcircET (en fonction de la concentration en glucose)

k iTOcircST + k glu0

- gt -

I l faut orf i otor ro l e ra ort r^-U-hy it- ma i oni-jue radifucircrir

lt- io t-ilaquobull-bull i rr iitgt -bullbullbull ru i r --lArab L lt-ltt laquoari a gt oree

r ^ t i c bullbull f~-bull OJ-o aug^ei i c i i ^ - t -- l nvu- v irL- f a i t

bullbull bull bull L r jr t M - i - ra o^^ av-- le r - 1 -

ni bull i- rcrt v J 3 rt i ~i l i ocirc rerre CH

ave- JI k ie 16 CH M - 1 2 c 1

Lour ad ii tier avs irra-Jiatio di iie la -j-uajLiiI- daldeacutehyde ma-

loni jue (fie- ^ ) ampJ- revanche lef fc t est iwcroocirc apregraves saturashy

tion dec solutions par le p rot oxyde dazote bdquoG qui induit la forshy

mation dec radicaux OH agrave partir des eacutelectrons aqueux (fig 22)

e aq + iumli20 raquo- K 3 + 011 k = 86 1Q 3 M1 sec 1 [63]

Lespegravece reacuteactive de 1eau responsable de la formation de 1AH

es donc bien le radical OH

- 5 -

fig 19 - Influence de la concentration en glucose sur le nombre de moles dAM radioformeacutees par moleacutecule de glucose-

- 56 -

i

j

532 1

i O a 1

i 20 bull

1 i

10 lt

i

^y 2 4 6 8 10 12 Pil

fig 20 - Influence du pH dirradiaiumliOiumli sur la formation daldeacutehyde aaloiugraveque laquo (solution molaire de glucose dose 2 Hrad)

tPieges agrave OH] m

fig 21 - Influence de la concentration de divers piegraveges P -iia libres sur la formation daldeacutehyde malonique -~u - -s - lirradiation Y du glucose en solution -olcire

1 - CH3 CH OH

2 - CCH) CE OH

3 - K Br

60 -

- 5 mdash 1

51er-

f iCcedil 22 - Evol^t io le -I-ilv^- ial^1i c x ucircaii1 ormeumlegrave ^onct ion de la conceji trat icirccr uc ^IUCQJU OU preacutesence de

mdash 1 - KbdquoQ

mdash 2 - Teacutemoin eau distilleacutee

mdash 2 - CK3 CH OK

- 61 -

kcrarrie Le r a d i c a l OH ea t connu pour ecirc t r e un pu issan t cxyia

r eacute a c t i o n avec KMn04 e s t pa r exemple l a s eu l e oj i l J

j o r t orrre ur r eacuteduc teur - Dune jjianiere geacuteneacute ra l e i l

s u s c e p t i b l e d a r r a c h e r un hydrogegravene

H K

I ^ I R C mdash 0 mdash K ^ O H raquo - H C f R mdash C C

I ^ I R fi

E rrilie busiq-je i l e s t deacutecoEposj e t le r a d i c a l C

possegravede des p r o p r i eacute t eacute s semblables

OH OH mdash HjO + 0

K K

I ~ ^ _ R mdash C mdash 0 mdash H ltdeggt0 R mdash C mdash 0 + vil

I ~ I R R

R R

I I O H + S mdash C OH R mdash C mdash 0 + K_

I

- Marquages isotopiques

A une solution 5 10 M de glucoso pH 1 1 satureacutee doxygegravene esz a c

teacutee une faible quantiteacute de ce sucre marqueacute au 1 4 C en position Cx

ou C s

Apregraves irradiation (5 Mradi 130 kradh) laldeacutehyde malonique est

seacutepareacute comme preacuteceacutedemmentraquo Les purifications du complexe ave 1 bull

sont effectueacutees par cristallisations successives dans leau et par

chromatographic de partage sur colonne de cellulose Lactiviteacute

speacutecifique eacutetant constante au cours de 5 opeacuterations on estime que

le complexe est suffisamment purifieacute

Glucose rrgtaroieacute on p o s i t i o n

11deg c r i s t a l ltdeg c r i s t a l - ^ 0 u r i i U a l i c c r i s t a l icirc e l u a t chrc-

i - a l ( n o i e s ) i bull 0 mdash - Q- V 10 - 5 10 _ - 0 06 10-

A t i v i t eacute t o t a l e VL- 0 s i Mi tes

10 o i 1 C S i j 10- J 0 1 0 t is- 10 e

- i v i t ocirc s p eacute - i - i 21 10

0 1 ) h

jucircoitioi ugrave

bull - i m a l I n o l e ocirc ) 1 1 8 E io-= 115 1 0 - 6 03igt 1 0 0187 10 - 0 05^ 1 0 _

gtbullbullbull ivitiuml t o t a l e o rs 10 minutes

o- bull5 10= i 10 s idj 1 0 - e10 10-

- icirc i v i t eacute speacute = i -3V o 1 0 iK 10 1 c iraquo 1 0 1 0 ltt 1 0 1 0

b 1 0 1 0

i ----is~iumlrt - S bull - - bull bull - -JIuml l ^ 1 5lt

La r a d i c l y s e i n t e r n e e j t i c i neacute^IigeaLiO levant c o l l e p rodui te r-ar

le rayonnement car l a juantivl- Jali-Shv-Jc- ralor i ^ e ferrreacutee ir

i r r a d i a t i o n 7 e s t t r egrave s s^ i icirc r i eure gt e ucirc p glucose j e

Les bull amprOto rer-reacute^prrTit rraio-iq^e contenant l e carbone rcarqueacute -n-t bullbullbull-i- - - LJvemert de 8 igt e t

10 icircioir 1^ -lLiBaiiumles a ldeacutehydiqje e t a l c o o l i q u e

P ropos i t i ons de ae--ajd^mea

ues meca-Jpoundr5 voa r -_-

i-i-jpound lt--v-2- -Liri T L

v l a i t que- l-Mg-^t ^ t i

viuml-ovoja^ pour l a r a d i o l y s e en mi l ieu

-bullelle en s o l u t i o n en tenant compte

r a d i c a l -OH de l e a u

- 63 -

On peut concevoir que lattaque du radical OH conduise agrave

chement de H- sur lhydroxyde du carbone t

H OH

Y CHOE I CKOH

I HCO^K iO

CK OH

1

H OH -C I CHOH I CHOH

HCO I

mdashCH I CJLOH

II

Le rearrangement du radical II aboutit apregraves rupture de la

C mdash C au composeacute III

H OH

-V CHOH

H C amp + 7 kcal

mdash-c

I CHOH i CHOH

CHjOH II CHCK III

te composeacute III peut ensuite eacutevoluer agraveampns deux voice digegravere1

H ^0

I

a - Hydrolyse de la liaison aceacutetalique

CHO

CHOH

__ CHOE CHOK

COM

CEO

CKOH

CE OH

IV

l

H OH C

_ II

v- 2 C bullbull=lt-

Laiiic - i et cr suite rOcej^aire dc

-ur ie carl-o-e c du r a d i c a l V c e t t e

j i t d i rec te-re c o i t ar i i t e r n eacute -

cc

c

CHC

ci-

ildeacutehyde r-aicrirje

rc conditions expeacuterimentales to de laldeacutehyde ralonique sont

i icr-eacutes i partir de lextreacutemiteacute aideacutehydique

Counure horolytiaus de la liaison acetaliccedilue

Le radical III pourrait aussi conduire apregraves coupure horcolytique

de la liaison C mdash 0 heacuteniaceacutetalique sercolable agrave celle postuleacutee en

rrilieu solide s la forme eacutenolique de laldeacutehyde nialonique

K 0)

l c I

CHC i I CHOK CKO

CKO

omdash-mdashOH

CE OH

III

8h kcal CH I CKOE

- 6J -

CHO CHO

I I bullCHOK laquo- CH

f 1 ltCHOli CKOH

XII XIII

lit-rai responsable de la formation ugrave partir de bullbullbull-

rLi al tccli ie I riucose de seulement 0 de laldeacutehyde- r-~

Or p e t er effet penser quen milieu liquide bullbull

r aux pi extrecircmes lhydrolyse est plus facile

la -jeupure horr-dy tique

biccussion

Le-iuml variations de la concentration en aldeacutehyde mala ni que ob^t rv----

en fonction de la dose dirradiation et de la concentration e -

bullcse sert compatibles avec tout node daction indirecte

Lee effets de xalcooi du bromure de potassium et du protoxy-i--

d --ote ronf irment i attaque initiale des radicaux OH

linfluence de loxygegravene est nulle et ce gaz nest pas impliqueacute

dans lexplication des rcecanisres

I] est difficile de comparer les rendements raaiulj tidies du glushy

cose du mannose et du galactose les pourcentages relatifs dej

formes or et 9 eacutetant diffeacuterents en solution dans leau

En milieu basique la stabilisation de la forme eacutenolique de lalshy

deacutehyde malonique peut expliquer le rocircle favorisant dune eacuteleacutevation

de pH

En conclusion les meacutecanismes proposeacutes ici sont assez diffeacuterents

de ceux deacutecrits par Scherz Nos reacutesultats expeacuterimentaux ont montreacute

en effet que dans les conditions dirradiation utiliseacutees (solution

dilueacutee pH eacuteleveacute) laldeacutehyde malonique provenait contrairement agrave

lhypothegravese de cet auteur principalement de lextreacutemiteacute aldeacutehydique

du glucose

- CC -

- Extrapolation aux polymegraveres supericirz (fipound- 2)

La comparaison des re demets Ju glucose du rraltose et du maltti-

trio^e net e eacutevidence le roio Au r^rb^nc i

Lorsc- roi -vi o-t xrri li ]eacute in la lai^oi pound lycos i il j e il ny

a plu s pe_- it i 11 teacute d at tu e r ar 1er r in aux Li je eau corrt-

il est oslieacute dans les meacutecanisme- deacutecrits r 1J- ha-it

Seul lej cyles A correspondant bull 1 ex i reacuterri teacute rcr reacute iuc t ri -e

chaicircre irrite cdiraieit i laldeacutehyde rralcri pjc (ne hydre lye

de la liaison jlycosidique serait neacutecessaire) Jre f ra bull tio Je r

dicaux CH Je leau part ici erai t r le y-le E C - d autr-s

reacuteactions et eraii or censeacute ueje LIA Li lisat le - ia [reduction

daldeacutehyde rraionisue -iui deacutecroicirctrait e fonctic de la lorQuer

la chaicircre

Jre extrapolation ugrave 1 any lose condi t ugrave admet tre vc leffet bull-bull

condaire serait donc neacutegligeable Ceci cat en accord avec les reacuteshy

sultats obtenus sur lamidon irradieacute agrave leacutetat solide pour lequel

les concentrations agravealdeacutehyde malonique r augmentent pas aux forshy

tes humiditeacutes contrairement agrave ce que lon pourrait attendre de

1effet secondaire

Dans 1isomaltose les carbones 4 des deux cycles sont libres et

rien nempecircche quapregraves hydrolyse ils participent tous deux agrave la

formation daldeacutehyde malonique cest ce quon observe en effet

expeacuterimentalement

67

fig- 23 - Irradiation du glucose et de ses polymegraveres en milieu liquide agrave diffeacuterents pH

1 - glucose

2 - maltose

5 - maltotriose-

oi^h^-uirifmdash

te rr--t lti J u b i

i _a JOI-bull i bullbull l-it-hyis rraiori _bull = oer est ajouta -J volume

A_-ide d thiobarbiturique 072 g

Acide trichloracitique 1 y g

1^0 QSP 100 ml agrave 20degC

Arregravef chauffage agrave 6CdegC pendant 60 irn le meacutelarge est refroidi et

lu densiteacute optique agrave j32 rn est lue agrave laide dun spectrophoto-

mttre Optica CFt R

EVAPORATION DE LALDEHYDE MALOKIQUE

Laldeacutehyde malorique est seacutepareacute ainsi que tous les produits de

radiolyse volatils par evaporation sous vide agrave ^ucircdegC et piegeage

agrave -TS6degC (fig 26)

La solution est preacutealablement acidifieacutee par 2 ml HCL

- 69 -

qgSTALLISAilOi DU COMPLEXE

Le- -urj IP-XC ATB-AM r eacute c i i t e c o u s ic r rce -le p a i l l e t t e s d eacute c

^J^-L uprucirc i a c i d i f i c a t i o n (HCL lt m l e t r e f r o i d i s s e r c e r t -ie

bull-iorr a r j e - j r c ^ I i e s t e n s u i t e f i l t r eacute s u r v e r r e f r i t t e H C t

JHtfCKATUuiiAiiilE

J bullbull 2- bull bull bullbullbull bull i Uo- a o i i U icirc L O _oro i c r e

bull i a v bullbullbull 1 bullbull c e- f i non a r t i bull J I O ^ s e n t eacute l i - i n eacute e s

icirc-e a v-- bull 1- i e u i a -bull= gt r J e deacute - a r t a t i c

c u i -bull--- lt iy irp l e x t- bdquo o n t a_L xiquCC-r ^ ic-

bullie taille aj ro rieacuteo aux quantiteacutes agrave purifier Un lavage gt

i iric I AT5 te lCA ei egttc-G et diverc produits de raJic

Le Oi ugte ~Lt ensuite -JluC par u ir-eacute lange ea - ampiumltce

mdash mdash Par compteurs type GEIGER KULLER les solutions ( C C bull=

iz eacutevarcreacutees agrave laide ciun eacute iradicircaeur sur des coupelle i -

niriurr Ces d e m i Ore dont introduites dans lappareil e bullbull

tauje ett automatique

Par scintillation liquide Apregraves oxydation dans un four agrave catiy

le C0 marqueacute est recueilli dans pound0 ml du meacutelange suivant (fir bull

Pour un litre

220 mi dalcool meacutethylique (solvant)

330 ml de pheacutenyl-eacutethyl-amine (fixateur de C0 S)

fOO ml de toluegravene (scintillateur primaire)

7 g de Butyl PBD (scintillateur secondaire)

pu ml deau (solvant)

Lactiviteacute est mesureacutee par scintillateur liquide

PREPARATION DALDEHYDE MALONIQUE POUR ETUDE EN LUMIERE UV

Laldeacutehyde malonique teacutemoin est preacutepareacute par hydrolyse acide du bis-

dimeacutethylaceacutetal du commerce (10 ml de solution molaire dacetal

2 ml HCl concentreacute chauffage agrave 30degC pendant 60 mn) (fig 24 - 25)

- 70

fig Zh - Influence de la concentration en acide sur lhydrolyse du bis-dimeacutethyl aceacutetal de laldeacutehyde malonique (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique agrave 267 ira)

- 71 -

fig- 25 - Influence du temps de chauffage agrave 600 sur la formation daldeacutehyde malonique par hydrolyse acide du bis-dimeacutethyl-aceacutetal (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique

267 ara)

ro c IUgrave-U -iu bull c a lt-T ur e^ ^Oucircte-bullbull-- bull - UL Zul i o bull bull bull

To IOiit agtregraves chauffage i^^C agrave I ocirctuve ^ojjj^^i i h e a r e r

ADUIIIC -ii- x-^r

t i l e e s t oifLCicircueacutee j ^ r

a) lyoLhplusmnlXLnzij bull icirc- ^ e l a ^ e tie icjij de ] lii-oae e t do KBr

t J -lplusmnlirO JX ougt2rcs

- 73 -

DIFFERENTES FORMES CRISTALLINES DE GLUCOSE

Glucose du commerce (Prolabo) anhydre ou monohydrate

Sirop de glucose eacutevaporeacute sous vide (20 mrr Hg 30degC) agrave laide dun

rotavapor Biiumlchi ou dans un dessicateur en preacutesence de P_Ofl

Glucose lyophiliseacute agrave laide dun appareil Sogev type Subii-i

CHROMATOGRAPHIES GLC

Preacuteparation des deacuteriveacutes trimeacutethylsiJyleacutes Le sucre J5 mg) est

dissous dans 1 ml de N N dimethyl formamide qui a our proprieacuteteacute

nous lavons veacuterifieacute de conserver la configuratio anomerique La

silylation est reacutealiseacutee par 1 ml de N 0- bis-tri-ieacutethyl-silyl-

trifluoro-aceacutetamide O de trimeacutethyl chlorosila _e) Le deacuteriveacute obshy

tenu est susceptible decirctre chrouatographieacute en aase gazeuse

Chromatographie La chromatographie est effectue sur colonne SE 30

(2 m 18 de pouce) par eacutelution isotherme (c onne 200degC injecteur

250degC deacutetecteur 250degC) agrave laide dun chrom ographe F 30 Ferkin

Elmer

pH DIRRADIATION

lgtc TgtH -cyous sont nxeacutes par des tampon phospnate 05 M et les

pH extrecircmes sont obtenus par addition e soude ou dacide chlorhyshy

drique -

NOTA Le pH varie tregraves peu (lt 1 pIT en cours dirradiation dans

ces conditions

Vide primaire Coton de virra

Azote

liquide

(-1B0raquo Ciuml-

f

riuml 11

sp

l i Soj-ution U C - Glucose _ -

Agitateur bullbullgnetiqua

MEGE I I PIEGE 2

fig-26 - Meacutethode dextraction sous pression reacuteduite des deacuteriveacutes volatils scheacutema de principe

- TJ -

agrave Mlaquoraquoi|tugtl control (-were)

D D

f i g 28 - Meacutethode doxydation des composes marqueacutes ( intertechnique S A I l l bullcheacutema de principe)

- 76 -

CONCLUSION

Au cours de ce travail nous avons vu que laldeacutehyae malonique

Dcuvait ecirctre formeacute directement par irradiation du glucose sec ou par

1intermeacutediaire des radicaux de leau lorsque cette derniegravere eacutetait

preacutesente

Les meacutecanismes reacuteactionnels que nous avons proposeacutes ne sont sans

doute pas la traduction exacte de la reacutealiteacute mais ont lavantage decirctre

en accord avec les reacutesultats expeacuterimentaux

Leffet direct conduit agrave une production daldeacutehyde malonique proshy

portionnelle agrave la dose indeacutependante du deacutebit de dose de la temshy

peacuterature dans un vaste domaine de la preacutesence doxygegravene et de

leacutetat cristallin du glucose En revanche la teneur en eau et la

forme anomeacuterique du glucose jouent un rocircle important Par marquage

isotopique on a pu montrer que les deux extreacutemiteacutes de la moleacutecule

du glucose participent agrave la formation de laldeacutehyde malonique

Lextrapolation aux polymegraveres lineacuteaires (maltose maltotriose) met

en eacutevidence lindeacutependance du rendement de radiolyse vis-agrave-vis de

la liaison a 1 - 4 et permet de penser quil tend vers celui du

6 I ^ u i i c ugraveo110 i camelo te

Leffet indirect est lieacute agrave laction des radicaux OH de leau Il

se manifeste lorsque le glucose est irradieacute agrave leacutetat suffisamment

hydrateacute ou en solution Dans ce dernier cas et en accord avec la

theacuteorie geacuteneacuterale la concentration daldeacutehyde malonique est indeacute-

peacuteiiugravecujLt de la concentration en glucose dans une large mesure et

ne varie pas proportionnellement agrave la dose Loxygegravene est sans inshy

fluence notable mais on observe une forte activation aux pH eacuteleshy

veacutes Lutilisation de 1 4 C a permis dattribuer agrave lextreacutemiteacute aldeacute-

hydique du glucose lorigine de la plus grande partie de laldeacutehyde

malonique La polymeacuterisation du glucose par liaison 01-4 entraicircne

une diminution du rendement radiolytique Ainsi leffet indirect seshy

rait neacutegligeable dans lamylose

- 77 -

Il serait inteacuteressant pour continuer ce travail dextrapoler DX

polymegraveres plus eacuteleveacutes en utilisant divers polyholosides obtenu t ajregrave

hydrolyse meacutenageacutee de lamidon par chromatographie sur biogel jampr

exemple

Quoiquil en soit on a pu mettre en eacutevidence agrave propos de la forshy

mation daldeacutehyde malonique des diffeacuterences de comportement di rlucjo

vis-agrave-vis du rayonnement ionisant selon ou il est libre ou irccrrcr-icirc-

dans une chaicircne glycosidique Ceci incline agrave la prudence danc 1-JZ-J~

polation au polymegravere des reacutesultats trouveacutes sur un monomegravere

- 78 -

ANNEXE

Nous rappelons ici les uniteacutes utiliseacutees en radioactiviteacute et

nous indiquons leurs eacutequivalents biologiques geacuteneacuteralement fondeacutes

sur les effets que produisent les radiations ionisantes dans lorshy

ganisme

On trouvera les mesures pratiques fort bien deacutecrites dans la

thegravese de Monsieur Jean MORRE deacutejagrave citeacute

- 79 -

UNITE DACTIVITE

Le curie (Ci) Le curie caracteacuterise la source eacutemettrice

La masse de radioeacuteleacutement pour une activiteacute de 1 curie est tregraves

variable

mdash 3 tonnes duraniur 3S

mdash 09 rg de cobalt 60

mdash ^3 microgrammes dor 198-

Ceacutetait dabord lactiviteacute de 1 gramme de radium- Officiellement

cest la quantiteacute de tout radioeacuteleacutement dans lequel le nombre de

deacutesinteacutegrations est de

37 x 1 0 1 0 par seconde

Lactiviteacute massique ou speacutecifique est lactiviteacute par uniteacute de

masse dune substance consideacutereacutee Elle sexprime en curiegramme

ou en ses sous-multiples

UKITE DEXPOSITION OU DE DOSE EMISE

Le roentgen (R) Il caracteacuterise un faisceau de rayons X par ionisation

provoqueacutee dans 1air

On mesure ici la charge eacutelectrique transporteacutee

1 R = 2083 x 10 9 paires dions par croa dair

1 R = 16 x 101 paires dions pa granirc d air

1 R = t Ues cm3 dair = 770 Ues gramme dair

1 R = 677 r 10 e MeVcm3 dair standard

1 R = 0838 rad

1 R = 524 x 10 7 MeVg d a i r = 52 x 1 0 1 3 eVg d a i r

1 R = 0107 ergcm 3 d a i r = 869 e rg g d a i r

1 R = 93 e r g g d eau ou de t i s s u s v i v a n t s

- 80 -

UNITE DE DOSE ABSORBEE

Le rad Internatic nalement 09^3) raquo c est luniteacute de dose absorbeacutee-

Elle est fonction des caracteacuteristiques du champ de radiation o~

point consideacutereacute et de la composition eacuteleacutementaire do la natiegraverishy

en ce point

Elle est eacutegale agrave une eacutenergie diviseacutee r-ar une ira se

Indeacutependamment du temps passeacute agrave ceacuteder leacutenergie

1 rad = 100 t g de matiegravere quelconque irradieacutee

s 01 joule par kilogramme

La valeur du rad est sensiblement eacutegale agrave leacutenergie libss-bull- bull_--

de leau (ou des tissus mous irradieacutes) par an faisceau io r-yz X

tel que lexposition soit de roentgen

On peut se servir du rad avec des rayons X gamma neutre bull-bull-

trons protons

Remarques A une exposition de 1 roentgen correspond ure dose

absoijeacutee de

mdash 0869 rad dans lair

mdash 09S rad dans les tissus mous

mdash 08 agrave 097 rad dans leau pour des rayonnement

deacutenergie comprise entre 10 keV et 3 HeV

Si une chambre dionisation a donneacute pour des photons deacutenergie

infeacuterieure agrave 3 WeV agrave un certain endroit dans lair une exshy

position de 1 roentgen le corps humain agrave la mecircrce place receshy

vrait 096 rad

ME5DRES BIOLOGIQUES

Le LET (Linear Energy Transfert) 1 keVmicron deacutecrit leacutenergie

deacutepenseacutee drns les tissus en fonction de la longueur du parcours

LEBR (Efficaciteacute Biologique Relative) = I rayon X de 250 keV

dionisation speacutecifique de 100 paires dions par micron deau ou

de tissue Cest une ionisation speacutecifique-

- 81 -

Le REM (Radiological Equivalent Man) = effet biologique ducirc agrave

labsorption de 1 roentgen de rayons X ou gamma

Un rem = 1 rad X EBR

= EBR e rSEcirc d e tissus

Mesure indispensable agrave leacutetude de certains paramegravetres telles la

radiosensibiliteacute cer luniteacute pratique utiliseacutee pour les vashy

leurs de radiorrotec t _-i

Si lon connaicirct la dose absorbeacutee on peut passer acirc la notion

deacutequivalent de ucirczr2 en pondeacuterant la valeur trouveacutee par un facteur

exprimant le risque relatif correspondant agrave la qualiteacute du rayonshy

nement

Cest le facteur de qualiteacute FQ relieacute agrave la densiteacute des pheacutenomegravenes

eacuteleacutementaires dionisation et dexcitation au voisinage du parcours

de la particule chargeacutee

REM = RAD X FQ

Le rem correspond au risque encouru par un organisme huma_n ayant

reccedilu une dose de 1 rad de rayons X ou gamma

PRINCIPALES VALEURS DE FQ

Rayonnements FQ

X gamma 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale gt 003 HeV 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale lt 003 MeV 17

Neutrons thermiques 3

Particules infinies naturelles protons de faible eacutenergie neutrons rapides 20

Noyaux lourds de recul fragment de fission 20

Une personne soumise pendant un an agrave un flux de neutrons thermishy

ques de 700 Ncm asec recevrait un eacutequivalent de dose de 5 rem

laquelle est la dose annuelle maximale admissible fixeacutee pour la

cateacutegorie de travailleurs dits directement affecteacutes agrave des trashy

vaux sous rayonnements

- 82 -

Le rem est leffet biologique de 12 g de radi-m 226 agrave un megravetre

pour les tissus exposeacutes pendant une heure

Outre la quantiteacute deacutenergie ceacutedeacutee agrave la matiegravere irradieacutee il faut

tenir compte aussi du temps neacutecessaire pour deacutelivrer cette eacutenershy

gie

Une mecircme dose provoque des effets moins graves si elle est eacutetaleacutee

dans le temps Si le temps est suffisamment long une dose mecircme

importante narrive jamais agrave provoquer des effets dits seuils

Les normes de seacutecuriteacute (ou) doses maximales admissibles sont resshy

pecteacutees si lon calcule agrave lavance le temps de travail maximal

en preacutesence du rayonnement

En prenant lheure comme uniteacute de temps on aura

mdash deacutebit dexposition = en Rh

mdash deacutebit de dose absorbeacutee = en radh

mdash deacutebit deacutequivalent de dose = en remh

EFFETS SUR LORGANISME DEFINITIONS DES LOUES

Dose Maximum Admissible cest la dose totale de radiation reccedilue par

un individu et jugeacutee incapable de causer des troubles appreacuteciables

au cours de lexistence Elle varie sil sagit de la seacutecuriteacute inshy

dividuelle dune petite ou dune large fraction de la population

Concentration Maximum Admissible Elle repreacutesente la concentration de

chaque radioeacuteleacutement dans leau et dans lair qui apregraves obtention

dun eacutetat deacutequilibre dans le corps de lindividu qui la ingeacutereacutee

ne donne pas une irradiation corporelle totale deacutepassant une vashy

leur de 03 rem par semaine dans lorgane critique (organe le plus

sensible agrave ce radioeacuteleacutement)

- 83 -

Officiellement la CMA dun radionucleide est lactiviteacute volumique

de ce radionucleide dans lair inhaleacute c dans leau de boisson

qui pour une inhalation ou une ingr -ion exclusive et continue

entraicircne leacutequivalent de dose maxi al admissible au niveau de

lorgane critique lorsque leacutequilibre est atteint ou apregraves cinshy

quante ans dans le cas de radioeacuteleacutements agrave peacuteriode effective longue

Leacutequivalent de dose est deacutefini pour les besoins de la protection

Cest le produit de la dose absorbeacutee par le facteur de qualiteacute

le facteur de distribution de dose et dautres facteurs adeacutequats

bull C H mdash C H -I I

UN Off

- C - C H -I I

OHOH

H C - C H - C H mdash C H -I I I I OHOH OH OH

CHmdashCH-CHmdashCHmdash i I I I bull OH OH OH OH

bullCHmdashCHmdashCHmdash OH- CHmdashCHmdashCHmdashCII- CHmdashCH=CHmdash 0 - + 1

bullC-

1 1 raquo II 1 1 II OH OH 0 O- OH O

Meacutecanisme proposeacute par H SCHERZ

iIV3~SITS LE E2CIT t 3 C C r i l

HT ESS SCIZICSS

U K - A S 3 E L L 3 H I

- bull bull -23 _ _ D E _ _ 3 A _ -icirc_sos

agrave 5- ^ ~ VF

Le Vico-yreacutesident de lUniversiteacute

Universiteacute de Droit dEacuteconomie et des Sciences

A I X - M A R S E I L L E III H - DUSSARDIc2

FACULTEacute des SCIENCES et TECHNIQUES 1raquo SAINT-JEROME Rue Henri Poincar 13397 MARSEILLE CEOEX 4

81raquo -

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Imprimeacute par le Bureau de Documentation

CENCADARACi1E

Page 18: ETUDE DE LA FORMATION DE L'ALDEHYDE MALONIQUE AU COURS DE

fig 6 Influence de le quantiteacute duiiumle solution 10 M daldeacutehyde malonique eacutevaporeacutee sur le rendement de comptage dun appareil GM

- 16 -

o 05 rng de matiegravere froide ajouteacutee

fig 7 - Diminution du rendement de deacutetection en scintillation liquida en fonction de la quantiteacute de complexe color non radioactif ajouteacute agrave la solution

Mais le fait dintroduire un marqueur radioactif dans u

-icircgt- L-icirct-gtTo ire radiolyse interne qui sajoute agrave celle rov

irradie tiu Ceci rous aregravere donc agrave faire une correction ^ bull

ltbull a- ti vite eacuterif i-e cor res oidart agrave la seule irradiation cz

NY-u a bullbullbullbull- ai srd Tx-ur i aldeacutehyde calonique provenant de la

Jicije u- ~amp-re ex teacute rieure - loue avorr ensuite mesureacute laldocirc

-rirjo total la difference CJS done laldeacutehyde produit ar

j- o cxti-rrc- ojle Cclt activiteacutes sccedileacutecifi--es sont rarpcrtO--

a- k-l-o J e deacute art

I _ MISS EN EVIDENTE DE LALDEHYDE KAgraveLC-IQUE DAiiS LE bullbulliLIXOSE

IRRADIE DEFIITIC- DEQ SSLX EFFETS DE RAiI0LIuml3E

_e Rf de rci^raticn Jr euii iideg do jiiico doc ^om lox^j OL tbull-

bullbull partir du glucose irradieacute ot ie laldeacutehyde maloi ue teme-i ot

E cur re de rar sa forme eacuteioiiie laldeacutehyde raicirc oriie ab~

crce e lumiegravere violette [5^]- Le r ax i mur d abc or tier 01 milieu bashy

sique e iue = 2c m ( roeiTirieri d exi tion moleacuteculaire

27 0 ~ cm - 1 j et agrave 2HH r~ cr mille aide Le spectre Itruviclet

du glucose bullrrayieacute preacutesente les mecircmes caracteacuteristiques (fig- 9) raquo alors

que le glucose teacutemoin nabsorbe pas dans cette reacutegion

Ces reacutesultats montrent ue laldeacutehyde rralcniqije cet iriicc-ta-

blemert preacutesent dans le glucose irradieacute Pour les eacutetudes quantitatives

nous avons utiliseacute la mesure de labsorption agrave 532 nn du complexe ATB

meacutethode simple et reproductible

Les reacuteactions de radiolyse peuvent ecirctre initieacutees de deux faccedilons

Soit directement par distribution de 1 pijic agrave la moleacutecule elie-

i-ecircme (cest leffet direct encore appeleacute primaire) soit indirectement

par la formation agrave partir de leau de radicaux hautement reacuteactifs qui

agissent ensuite sur la moleacutecule de soluteacute (cest leffet indirect enshy

core appeleacute secondaire) La teneur en eau de lamidon industriel eacutetant

relativement eacuteleve (13 ) les deux effets doivent se superposer au

cours de lirradiation f est la raison pour laquelle nous avons eacutetushy

dieacute le meacutecanisme de formation de laldeacutehyde malonique dans le glucose

irradieacute sec ou en solution

100

30

60

40

20

i i | i i i I | i i

50

I II I I

i H laquo

150 2 0 0

i l

250 3 0 0

fig 8 Spectre de masse du complexe aldeacutehyde alouiquo icide Uiioharbitiri

Speotromegravetre ugravee masse L KB 9 000 Ocirc entreacutee direct T^ - - -itO0

ig 9 - Spectre UV du glucose irradieacute 1 - traceacute en milieu acide 2 - traceacute en milieu basique

KIVLfc JE I tKFE PfclKAcirclki

I --bull i-re C gt 0 e rroies dald--hy ie ^

(-IiiCoucirc ltt jar ireacuteccedilarad

Influence de la nature du Kaz

Le rerderent radiolytique en aldeacutehyde ra

ugraveart de la nature de latmosphegravere dans 1

glucose en cours d i rradiat ion En part i

doxygegravene n est pas neacutecessaire agrave la reacuteac

- Influence de la tempeacuterature

On nobserve pas de variations dimportance ro

tempeacuterature dirradiation dans le domaine 0degC

vancicircie au-dessous de 0degC la teneur en aldeacutehyt

plus faible comme elle lest dailleurs pour

tie des produits de radiolyse de lamidon Il bull

dans ces conditions les radicaux libres former

moleacutecule de glucose se recombinent rapidement

glucose rad -raquo-B + H recombinaiscn

T 2 50 750 125 0 Dose krad

fig 10 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde raaloiique

y^- Premiegravere seacuterie de mesures bull Deuxiegraveme seacuterie de mesures

Apregraves irradiation le glucose est dissous en concentration molaire dans de leau distilleacutee

Temp uc +00

fifjll - Influence de la tempeacuterature d malonique radioformee

bullPremiere sirie de mesures bullDeuxiegraveme ceacuterie de mesures

irradiation sur la quantiteacute daldeacutehyde

i COC L- vla _ i W

bull-bull gt - - - U - U L i bull lt

bull bull bull - bull bull _ bull bull bull c r i o y -

-aitre iuml a u t a i t i l - i inu c r t a r t e

bull- v o v - i i r- - bull - -OJ-

L ara y x gte c bull re 3i t

i V----- r e Lrv- ij a bull_bullbull-

= -irT i v ie laquoa t i t v bull- -iv J pound -bull JCI1 e r a d i o f c r r v 5 - en

_ e t (bull - r pound oa - - - o- bullbull -o i or a r n b l e e = e e l --c

a - i i ^ ] - ampl -poundbullbulllaquo OLVOL rof i - t -o r a u c-noJIcirc t i o r J e deix

bull aa- - - t - c -

- -1 bull -e - e bull r eacute cdV-rac a j x j u M e Jiuniiii tC- a t t r i -

iil v agrave bullbull t a b i i ^oi-e t i e ia i - v hyror--i- e t re I C J h y d r o -

1 bull- i-j co u t -ox Je e a u CC-J l i a i s o n s r - e r n e t t r a i e n t

AIU j a r t l e t r a f e - t ci eacute no r e i t le 3 i r o l e ^ u i e s a c t i v eacute e s agrave l e a u

t_ r icirc amp i t r e j a r t une p a r t i e de l eacute r e r r i e r e ccedil u e s e r a i t a b n o r b eacute e

r l u ^ r r Jr tur ir

ltt r a n s f e r t agrave l e a u

r a d i o l y s e

rjj-t bullbull_bull agrave e s l i a i s o n s h y d r o g egrave n e

I ig12 - Influence de deux mois de conservation de glucose irradieacute sur le spectre en lumiegravere visibleapregraves reacuteaction avec lATB 1 - Tempeacuterature de conservation + 30degC 2 - Tempeacuterature de conservation 0degC 3 - Tempeacuterature de conservation - 40degC

DO

53

2

f

05 laquo

03- ^y

01-

1 10

1 3 0

H u m i d i t eacute (

fig-13 ~ Influence de lhumiditeacute du glucose sur la quantiteacute daldeacutehyde maIonique radioformeacutee

- 27 -

Les radicaux de leau pourraient eacutegalement particix-er agrave leffet

protecteur en donnant par recombinaison le glucose de deacutepart ou

on modifiant 1 eacutevolution des radicaux mis en jeu laquoans la formashy

tion de laldeacutehyde- Cot aspect sera eacutetudieacute ulteacuterieurement avec

le rocircle des OH-

mdash U effet activateur preacutepondeacuterant aux teneurs en eau eacuteleveacuteer

correspondant agrave ce que lon deacutesigne par effet secondaire et at-

trifcuable aux radicaux de leau hautement reacuteactifs

radiation V glucose raquobull aldeacutehyde nalonique + autres produits de radiolyse

[radicaux intermeacutediairesmdashaldeacutehyde malonique + autres produits de radiolyse

f - Influence des piegraveges agrave radicaux libres

Laddition de K Br supprime les radicaux OH de leau formeacutes en

cours dirradiation La teneur en aldeacutehyde malonique est alors

constante pour des teneurs en eau comprises entre 0 et 75

g - Influence de la structure cristalline du glucose

La structure cristalline du glucose irradieacute contrairement agrave ce

qui a eacuteteacute observeacute avec laciditeacute radioformeacutee Q53]ina pas dinflushy

ence sur la quantiteacute daldeacutehyde obtenue On peut penser que les

diffeacuterences observeacutees entre les formes anomecircres du glucose ou eacuteii-

tre les divers sucres isomegraveres lorsquon effectue les irradiations

agrave leacutetat solide sont effectivement dues agrave la steacutereacuteochimie relative

des groupements hydroxyle

h - Influence de la configuration anomeacuterique du glucose (fig 14-)

A leacutetat solide le glucose 3 conduit agrave un rendement radiolytique

16 fois supeacuterieur agrave celui du glucose commercial qui est constitueacute

principalement de forme a comme nous lavons veacuterifieacute par chromatoshy

graphic en phase gazeuse des deacuteriveacutes trimeacutetfaylsilyleacutes

532 Longueur donde nm

^ i n uo-nerl re ri- o - r u ie arit-- -i a iagraveocirchyie na loni rv i i iofcrraeacute

t i^coo 0

^

CH2OH

tfUgrave Cs-^mdasho

r ~- L CHOH

HO^C 3 amp H OH

D-G111CQSE

CHOH CH2OH

anomfere (3 bull X _4Bnm_ere o-

Mar Liair-2 isotopiques

Cec cxjl-rierces nous ont conduit agrave travailler dans des corciii-

ii re ot pas rigoureusement anhydres puisque les composeacutes -

-- - o-i livreacutee er solution aqueuse Mais avec 10 dhuiriditv

-i ours lapparence physique dune poudre et la figjre S bull

ratre ue le rocircle de ces 10 est faible sur les proportion

jeacutehyde malonique radioformeacute

le coiution de glucose marqueacute (Cj ou C s ) est incorporeacutee de fa-

] lus homogegravene possible agrave du glucose froid anhydre la teneur

eau finale est de 10 le meacutelange est ensuite irradieacute agrave 0 Er-

Apregraves dissolution distillation sous vide et purification par v-

tnatographie du complexe avec lATB les concentrations en aldeacutehv

ma]onique sont mesureacutees en moleslitre par colorimeacutetrie (D0- gt

du complexe ATB) en se reacutefeacuterant agrave une courbe eacutetalon les activit

deacutetermineacutees par scintillation sont exprimeacutees en coups par 10 m

al de solution Capregraves deacuteduction du bruit de fond)

- 30 -

[As (malon)l As (glu) J A

nb coups Lactiviteacute speacutecifique As Crnalon) = des eacutechantillons

nb de moles est pratiquement constante au cours des trois derniegraveres opeacuterations

le complexe eit donc suffisamment purifieacute-

Or deacutetermine eacutegalement lactiviteacute speacutecifique As (gluj du glucose A devrait repreacutesenter la fraction dal-

JA deacutehyde malonique provenant de lextreacutemiteacute du glucose marqueacute (1 ou 6)

Cependant nous lavons vu le glucose est le siegravege dune radiolyse

i terne par les particules de lisotope radioactif- De laldeacutehyde

malonique marqueacute est susceptible decirctre produit en quantiteacutes daushy

tant plus importantes que le stockage avant irradiation a eacuteteacute plus

long Il ne perturbe pas de faccedilon appreacuteciable la densiteacute optique

agrave 532 n-m- (le glucose marqueacute est en quantiteacute neacutegligeable) mais

augmente lactiviteacute et par suite lactiviteacute speacutecifique

Afin de calculer le terme correctif du glucose marqueacute est ajouteacute

agrave du glucose froid deacutejagrave irradieacute dans les mecircmes proportions et les

mecircmes conditions que preacuteceacutedemment Laldeacutehyde malonique radioforme

non marqueacute est utiliseacute ici comme entraicircneur et on mesure lactishy

viteacute speacutecifique du complexe purifieacute que lon rapporte toujours agrave

celle du glucose pour tenir compte des fluctuations de marquage

|As (malon)|

[ AE (glu) J = B B

bull Cest en fait la diffeacuterence A - B qui repreacutesente la fraction dalshy

deacutehyde malonique formeacute par irradiation provenant de lextreacutemiteacute

eacutetudieacutee de la moleacutecule de glucose

Les reacutesultats sont rapporteacutes dans les tableaux 1 et 2

On peut en conclure que lorsque le glucose est irradieacute agrave 3 eacutetat soshy

lide agrave la teneur en eau de TO semblable agrave celle de lamidon inshy

dustriel 23 de laldeacutehyde malonique sont issus de lextreacutemiteacute alshy

coolique et 13 de lextreacutemiteacute aldeacutehydique- Aux erreurs dexpeacuteshy

rience pregraves la somme des fractions corrigeacutees est eacutegale agrave 1

Tableau ndeg 1

Glucose J C B

Teacutemoi El rradieacute

Chrolaquoatograpnie Ndeg 1 2 3 i 5 1 P 3 k 5

Concentration de leacuteluat 365 k8 bulla 237 86 155 6 81 15 x 10 mml

1er comptage corrigeacute 597 596 5gt2 258 31it 5668 2336 3152 4950 coups10 m

2egraveme comptage corrigeacute 599 ^95 53 223 30H 5658 2259 2758 52t3 coups10 mn

Activiteacute speacutecifique 1 16 12ltt 12 111 362 365 389 389 328 x 10- coupe10 mnm

Activiteacute speacutecifique 2 161 103 12 9ltt 350 365 376 3raquo0 ii 9 x 1C- coups10 mnm

Rendement total 60 33 7 E 53 20 10 E

IV ne ugravet J ^rrcc lion

ionibrc do ^oupjiO mn tour 0 rj iicoce Jo deacutepart

A c t i v i t eacute opocircciiiiue on coupunio Lev 0 ru du ^lucoiio -k iucircparl -

A c t i v i t eacute speacutec i f ique moyenne do 1 a Lileacutehy malonique p u r i f i eacute (coupanolc 10 mu) raquo t o 9

Propor t ion As mal or

AJ g l u

l-ro

Ai rrjaJu

riv

Giucoije i-C

I r r a d i eacute

Chromatographie Ndeg 1 1

2 3 lt

Concentration de leluatl 118 95 91 pound60 IS1- 1 Iuml 50 bull

1er comptage corrigeacute

2vvfi -yr-iit--

ActiviU- C- i fi

Rendement l rtaj

Terme de correction - V7fclt-

Nombre de coups10 mn pour 01 ce de gluc ose de deacutepart 9 600

Activiteacute speacutecifique en coupsmole10 mn du glucose de deacutepart 21109

Activiteacute speacutecifique moyenne de laldeacutehyde malonique purifieacute Ccoupsmolo10 mn) 45109

As malon Proportion mdash raquo 214 As glu

Proportion corrigeacutee

As maloni As malon] glu I As glu

lt 000

gt010 9

16 9 10 9

- 25 -

La moleacutecule daldeacutehyde malonique contient donc toujours soit le

bullarbone 1 du glucose (dans 12 des cas) soit le carbone 6 (dans

icirc de cac) ce qui exclut leacuteventualiteacute de formation agrave partir

de atomes t3 ou ^^5 dailleurs peu probable car elle neacuteshy

cessite deux ruptures de la chaicircne carboneacutee

- Propositions de meacutecanismes

Leacutenergie de la radiation va entre autre exciter la moieacutecylo w

TUagrave la rupture- La reacuteaction corrneicera par la scission de Is Iilaquo

son la plus faible Nous discuterons plus loin les facteurs cor c

rationnels qui peuvent orienter cette coupure initiale On peut

proposer deux meacutecanismesi compte tenu de la double origine de la

deacutehyde nalonique

a - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute alcoolique

La rupture initiale de la liaison heacutemiumlaceacutetalique peut ecirctre e

visageacutee comme une scission conseacutecutive au deacutepart dun radin

H du carbone 1 cette eacutetape endothermique neacutecessite enviroi

92 kcal

H OH 0 OK

c bull c

a (CH0H)3 (CH0H)3

S s c i s s i o n

0 CH MJrad bull CH

CH OH CH 2 OH

I glucose II

La rupture de la liaison C 3 - C 4 (83 kcal) et le deacutepart dun H

du carbone 6 (99 kcal) neacutecessaires agrave la formation de laldeacutehyde

malonique peuvent ecirctre suivis de leacutetablissement dune double

liaison C=C (-egraveh kcal) Un des radicaux (III) obtenus est un

glycol allylique On pourra consideacuterer un radical comme une

espegravece deacuteficiente en eacutelectron donc stabiliseacutee par loxygegravene-

0

copy

1 a iiflicircryde inaj -ije

bull bullbullgt i i^ i torrvid iuiro ( I I ) cnbi- ecirc t r e conf i r

ijfe e ocircviucircoicirc-cc- au la iuml ia ra to i ri- _ igt5] i a c ide 5

iquucirc (VI)

- 3 -

O CH

C

(CHOH)

I H r ~ CH

I Ciyii

I I

0

b - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute aldeacutehyacirci^-jg

Le deacutepart dur hydroxyle OK neacutecessite jie eacutere celle de la rupture de la liaison C mdash O heacuteria

Lattaque en C a est susceptible de conduire agrave selon le processus suivant compeacutetitif du preacute^

H 0--

-C

H C ^ OH

(CHOH)

I CH

ad

O CHjOl c_oi

I VII

- amp -

Apres coupure C3 mdash C4 et reacutearrai pounderrciit (^ kcaiuml )

H OH ii

iC mdash OS

CKOE

0 Ci

CiiOK

VII

Ciijugrave

VIII

i-aldeacutehyde iralcnirje cet obiom r ar hyagraveroiv^c -io bullbull

du dosage en milieu acide

- mdash c

CHO

0-0-

CHO f

r-CKO

aldeacutehyde malonique

Remarque On peut envisager aussi daboutir agrave la forme eacutenolique de

lacetal daldeacutehyde malonique cependant leacutenergie neacutecesshy

saire est supeacuterieure (19 kcal)

- 39 -

H 0

i C

| 1 HC

J -CHOH

CHOIi

1

CH

CB^OH

Examinons agrave preacutesent comment ce5 icirc pothegraveses saccordent avt-j It-J

variations observeacutees de rendemen radidytique en fonction des

conditions dirradiation et des aracteacuteristiques du glucose

mdash La preacutesence doxygegravene nest y -bull neacutecessaire pour lexplicatio

des deux meacutecanismes elle nu pas non plus dinfluence sur la

quantiteacute daldeacutehyde malonique ruiioformeacutee-

mdash La constance du rendement radiolytique en fonction du deacutebit de

dose deacutecoule de lobservation preacuteceacutedente les pheacutenomegravenes de

diffusion gazeuse (0= par exemple) nintervenant pas

mdash Il est difficile de relier les variations en fonction de la temshy

peacuterature dirradiation aux hypothegraveses eacutenonceacutees Si certaines

eacutetapes sont endothermiques dautres produisent de leacutenergie et

le bilan global doit ecirctre sensiblement nul puisque la concentrashy

tion daldeacutehyde malonique reste la mecircme entre O^C et 8odegC Or

les meacutecanismes a et b sont endothermiques Il na pas eacuteteacute tenu

compte des eacutenergies de reacutesonance qui peuvent stabiliser certains

radicaux (allylique en particulier) ni du facteur entropique

De plus le couplage avec dautres reacuteactions se faisant sur laushy

tre moitieacute de la moleacutecule est susceptible dapporter une partie

de leacutenergie neacutecessaire

bull b orvi- or 1er f a ib l e s irvv iri

rrv c i a eXfo i i Un-- i

bull bull i i i la x uvvc ceux AcircQ l - a H

j-t J iecirc^oxygl jTOise ai iJe kl ucircri bull

bull_bull bull-bull riri e reacutejerlto i t rbr

gtil - c K ^ e r t j cur ie tcie- er

et t ai a i J i t io ie c ^e bullbull t cera

c- F L( raquogtpound-huxi-- raquo j bull -e ieiJ ^orif or-

i -rtiiej ont r eacute a c t i v e s avi-c Loorr

iil io ia-icirc lec o rb i t a l e Libres de^

a^ u c t raiwar t ir a r a l l egrave l u a avec la

i L bull - o^c r--^le alt f l u^e ^ouc-

i- bull-bull - bull riabullbull- f ac i l i t e - d ouve r tu re

i-- a r j bull i bull s i o n acircani - anonegravere B uc

-ic- ccriit e offot i jr rcr-ierrert

fii- -ltbull - ircrta

g bullltx

v

0 0 n

R

lti o ^ v ~rv

0 0 B

I

A C F sont reacuteactives B D E sont inertes [55]- Incorporeacutees da

un cycle agrave 6 centres At B C conduisent aux trois conformations

dun composeacute anomegravere amp dont 2 sont reacuteactives D et E corresponde

agrave une forme o non reacuteactiveraquo dautre part S ne peut repreacutesenter -

cycle pyranose

0 -o-

1 I

CHjOH

etegravese dne attaque sur le carbone en position 2 dans le

iiicircre b est confirmeacutee par la quantiteacute daldeacutehyde malonique

formeacutee dans le glucose le galactose et le mannose En ef-

la corfiguratior anomeacuteriaue de ces trois sucres est iden-

(fcrne bullgt largement preacutedominante) et on peut penser que la

--ipatier au premier meacutecanisme est semblable La position de

roxyie e imposeacutee par lencombrement de CH sOH est eacutequato-

pcr ie glucose et le galactose et axiale pour le marrose

ior poundeacutereacuteraiemeit plus labile Expeacuterimentalement le mannose

it i uicirce quantiteacute daldeacutehyde ma ionique supeacuterieure agrave celle

oacirce et au galactose

Sriverraquo les conformations preacutefeacutereacutees

Glucose

OH en 2 equatorial OH en 2 axial

Or

OH en 2 equatorial

- lto -

Extrapolation aux polymegraveres

Les rendements radioly tiques rapporteacutes comme luniteacute deacutenergie le

rad agrave 1 gramme de matiegravere irradieacutee de deux polymegraveres le maltose

et le maltotriose sont intermeacutediaires entre ceux des formeacutee raquo ot

S du glucose

Or la conformation de la liaison glycosidique est ogt dans les deux

polymegraveres celle du reacutesidu reacuteducteur est principalement 5 (veacuterishy

fieacutee pour le maltose par chromatographic caseuco des deacuteriveacute- trishy

meacute thy 1 silyleacutes) Il semblerait donc qo tous les groupements arhy-

droglucose sont sensibles agrave leffet primaire -uils soient initia

lerert libres ou inclus dans une chaicircne gluconidique Dailleurs

dune part les meacutecanismes proposeacutes plus haut ne mettent pas en jeu

le carbone dautre part la diffeacuterence de position de 1 hydro-

xyle en t dans le glucose et le galactose eut sans influence On

doit donc tendre pour lamylose au mecircme rendement que le glucose -gt

tableau 3

ciyni CcedilH2OH

S OH A OcircH

Types de polymerisations de lamidon

amylopectine

)H OH Glucose 3 I rcsidu

^

llltlH 2 reacutesiduraquo

Kaltoeriost 3 reacutesidus

CBjO

deg J

C H2deg

CH20H CHjOH a l l o a o laquo I t roae

CHO

CH20H r i b o s

g l u c o s e

CHO

VII o mannosfl

CH 20H CH 20H CH 20H CHjOH guloae idoso galuctose taloiraquo

x y l o e c CHjOH

l y x o s e

CHO

t CH2QH

tfrytbro se

CH20H t h r eacute o s t

h Cil 20H

a l d eacute h y d e g l y c eacute r i q u o

Configuration dos ALDCSi-

- i7 -

III - ETUDE DE Lbull EFFET OcircECOJJD SE

L eacutetuje de la formatior daldeacutehyde rca Ionique agrave partir de sucirclu-

io do flu cosy a --to rrotiveacute- ir lo fait que dans 1aridor irdusi-

rou 1 avjii Jit ue -juantit or neacutegligeable deau est vrais erb la io

rcrt ro^ onsable cor me dans bullbull glucose hydrateacute d ure partie de ce - bull

-oliiL- ISMre part u - caioiC avait eacuteteacute proposeacute r-ar J ~ he r

bull Tit ^oj j t il eacutetait inter-- ant do -eacuterifier ses hypothegraveses

Le poundj ucose cet irradieacute sauf speacutecification cor traire raquo sr s-gtlu-

lion aiueuse agrave la concentra tir de C M i tempeacuterature ordinaire bull-

bull reacute seiee dair ei r la dose bullbull C i Mr ad-

Les quantiteacutes daldeacuteh malonique formeacutees sont alors beo-cou

Lus importantes aue celles et rveacutees lorsque le glucose est irradieacute

bull- leacutetat sec Cette diffeacuterence s t due agrave la tajue des moleacutecules de

jeluteacute par les radicaux radioft -es de leau (effet secondaire)

- La radiolyse de leau

Le meacutecanisme de formatio des radicaux libres de leau est encore-

incertain Toutes les th lories partent cependant de la repreacutesenshy

tation suivante de lionis- lion

rad +

0 raquo- iiuml30 + e

Ces deux espegraveces peuvent se recoisbiner et provoquer la coupure de

la l iaison 0 mdash H

e + ^ 0 + ^ H + OH

ou reacuteagir sur l eau [55 agrave 57

e + H_0 - OH + H

H^O + ItjO ~ H a 0 + + OH

H30 + OH m- 21^0

e + Iuml^O ^ H + OH

Enfin les eacutelectrons peuvent ecirctre rapidement hydrateacutes ( 1 0 - 1 1 sec) [5S]

e raquo- e~ Therm raquobull e~ aq

- i(8 -

Les espegraveces initialesreacutesultant Je lionisation de leau sont

donc H OH e~ aq

Dans un second ter-ps -lles peuvent engendrer des espegraveces moleacutecushy

laires stables

IcircOH

-r OH

Lors d i r r a d i a - i o n i eai ire 1 hydrorvrnc rjcleacuteculaire e t l e erc

-yde ihydrc t e ^ r t i i p e r t rajidere t bull ne r eacute a c t i o n er chaicircne

__y agrave 60]

Hi + OH mdash HO - ii

H + IcircLO laquo- bull 0 + OH

H + ^degs ^deg

L preacutesence doxygegravene dissous de nouvelles espegraveces transitoires

ont forneacutees

H bull- 0 2 ^ H0 2

2H0 2 raquo-2iE02 + Craquo2 OH reacuteagit avec i^O maintenant en

OH + H ^ ^ H0 2 +^0 excegraves devant H^ [57

H + OK raquo- K_0 ]

Leau pure ou satureacutee doxygegravene irradieacutee conduit agrave dec intermeacute-

diaires qui en se recombinant restituent plus ou moins rapidement -

leau de deacutepart _

Lorsquune partie des radicaux OH est utiliseacutee pour reacuteagir avec ^

un soluteacute par exemple le glucose il y a accumulation de peroxyde S

dhydrogegravene -

i

- 9 -

1 i i 2 0 mdash H + Z OH

K K + 2 0 2 H 0 2

2 HO s - Kg0 3 + 0 2

2 pound plusmn j c o s e + 5 OH raquo p r o d u i t s de r a d i o l y s e

c ^ l u c o r - e + ^ H 0 + 0

La presence de peroxyde dhydrogegravene dans les solutions io r_ r

ou agraveaicircu 1urido humide ( jgt t) irradieacute a eacuteteacute er effet mcrtreacuteo

colcagraveneacutetrie [5S] Il ne provient pas du glucose- lui-mecircme r -

en trouve pas jar irradiation agrave leacutetat sec [59] [^0]

Irflueree des conditions dirradiation et des caracteacutericti -

a - influence de la dose et de la concentration

Lors des irradiations du glucose sec ruuz avons noteacute bullbullbull

quantiteacute daldeacutehyde malonique variait lineacuteairement ave bullbullbull

pari la dose dirradiation et la quantiteacute de produit irr--

dautre part-

Les caracteacuteristiques de leffet secondaire sont sensiblerie

diffeacuterentes (fig 15 et 16)

mdash Ainsi la concentration daldeacutehyde malonj icirci crnicircl i v ^

dose et tend vers une limite Aux fortes doses dirradiai c

et aux faibles concentrations de glucose on observe de

plus une deacutecroissance Ceci peut ecirctre imputeacute agrave la radiolc

de laldeacutehyde malonique ou agrave sa destruction par reacuteaction

secondaire avec un autre produit de radiolyse par exemple

aldeacutehyde malonique - raquoraquo hydroxy-alcoyl peroxyde mdash-^ acide maionicr-

En outre la formation daldeacutehyde malonique est indeacutependante

de la teneur initiale en glucose dans un certain domaine do

concentration On peut adopter pour expliquer ces variations

une hypothegravese voisine de celle de ALTMANN [61]

- 50 -

Dose (Krad)

ir 15 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde malonique agrave partir de solutions de glucose

M 1 - concentration initiale du glucose TcggF

M 2 - concentration initiale du glucose -7mdashbull 3 - concentration initiale du glucose

2D

- 51

c j CM [ C O

oj

02

10 r2 i6-i 21G1 [Glucose] mi

figlb - Influence de la concentration initiale en glucose sur la variation de la quantiteacute daldeacutehyde malonique radiofonnee (solution eau dis t i l leacutee dose 0 f5 Nrad)

o c lu

-bull M bull i f bull u - 1

r - a r - i - a w c bull 1- bull i -ni

dcc- J i r r a d i a t i o r

^ = i(UcircH k (Pbdquo ) (oH) d eacute d u i t de raquo- (lt) e t ( 3

o o r r s c Gi d u t r _ i t u

f a ~ t e u r de c c r v e r c i c r G It r e r d c n e j t e f o r n a t i o den aux Oli G 1 - D e t i c ue~- v a l o j r i u i t i a l e u du g l u c o s e e t de P

l e - r a d i c a u x d i j i a r a i s j e n t e C ~ 1 0 ocirc e c Donc

agraveOH

7 OH =

bullpoundbull ampC e t u GOH = OH ( k g l u 0 + kj P Q )

cr GOH

en r e m p l a ccedil a n t d a n s ^

dll k a G(OH)

ltD ~ k g l u 0 + k p P 0

( g l u ) on p o c e K = k a [G ( 0 H ) 1

k g l u Q + k P 0

9- ^ j j = K ( E l u ) = K ( c i u 0 - M)

- 5 -

(glu - M) = K M d H - d (8 l uo H) car gluc - constarte

= - A ducirc (eiu0 - K)

^ glu - H = C e c o

pour D=0 K=0 C=poundiu0

15- Cpoundiu0 - Hy = giuc (e gt

U M = gluc (1 - eK D)

la representation de cette fonction est donneacutee firre

La juartiteacute de produits radioforrceacutes donc daldeacutehyde maloniyue

ivor la dose puis tend vers une limite

Le- reacutesultats expeacuterimentaux sont plus complexes et aux fortec

plusmnoir lavons vu laldeacutehyde malonique est lui-mecircme deacutetruit

Un calcul semblable permet dexpliquer lindeacutependance viocirc~agrave-

de la concentration initiale de glucose

par deacutefinition on peut eacutecrire

i amp r I u l icirc k bull (G OH) 1 dH

k1 elubdquo + le P

dapregraves 8

k G (OH) 6 GM = S i uo G M = rendement de

k glu0 + kp P 0 formation de

17- agrave - -Jpound-L_ bull _Ji_ipound G H k G(OH) k glu0 G(OH)

Lorsque gluQ ^ P Q GM est indeacutependant de la concentration en

glucose

Cest le pheacuterioegravene important traduit par la courbe theacuteorique figu

et observeacute expeacuterimentalement figure 16

G i j 0

Dose

f i r - - Repreacutesenta t ion graphique de M = J 1U 0 (1 - e~ )

Glo 0 laquop Glu 0 gtP 0

fig T8 - Representation graphique de J_ k 1 kp Po gH gTOcircET (en fonction de la concentration en glucose)

k iTOcircST + k glu0

- gt -

I l faut orf i otor ro l e ra ort r^-U-hy it- ma i oni-jue radifucircrir

lt- io t-ilaquobull-bull i rr iitgt -bullbullbull ru i r --lArab L lt-ltt laquoari a gt oree

r ^ t i c bullbull f~-bull OJ-o aug^ei i c i i ^ - t -- l nvu- v irL- f a i t

bullbull bull bull L r jr t M - i - ra o^^ av-- le r - 1 -

ni bull i- rcrt v J 3 rt i ~i l i ocirc rerre CH

ave- JI k ie 16 CH M - 1 2 c 1

Lour ad ii tier avs irra-Jiatio di iie la -j-uajLiiI- daldeacutehyde ma-

loni jue (fie- ^ ) ampJ- revanche lef fc t est iwcroocirc apregraves saturashy

tion dec solutions par le p rot oxyde dazote bdquoG qui induit la forshy

mation dec radicaux OH agrave partir des eacutelectrons aqueux (fig 22)

e aq + iumli20 raquo- K 3 + 011 k = 86 1Q 3 M1 sec 1 [63]

Lespegravece reacuteactive de 1eau responsable de la formation de 1AH

es donc bien le radical OH

- 5 -

fig 19 - Influence de la concentration en glucose sur le nombre de moles dAM radioformeacutees par moleacutecule de glucose-

- 56 -

i

j

532 1

i O a 1

i 20 bull

1 i

10 lt

i

^y 2 4 6 8 10 12 Pil

fig 20 - Influence du pH dirradiaiumliOiumli sur la formation daldeacutehyde aaloiugraveque laquo (solution molaire de glucose dose 2 Hrad)

tPieges agrave OH] m

fig 21 - Influence de la concentration de divers piegraveges P -iia libres sur la formation daldeacutehyde malonique -~u - -s - lirradiation Y du glucose en solution -olcire

1 - CH3 CH OH

2 - CCH) CE OH

3 - K Br

60 -

- 5 mdash 1

51er-

f iCcedil 22 - Evol^t io le -I-ilv^- ial^1i c x ucircaii1 ormeumlegrave ^onct ion de la conceji trat icirccr uc ^IUCQJU OU preacutesence de

mdash 1 - KbdquoQ

mdash 2 - Teacutemoin eau distilleacutee

mdash 2 - CK3 CH OK

- 61 -

kcrarrie Le r a d i c a l OH ea t connu pour ecirc t r e un pu issan t cxyia

r eacute a c t i o n avec KMn04 e s t pa r exemple l a s eu l e oj i l J

j o r t orrre ur r eacuteduc teur - Dune jjianiere geacuteneacute ra l e i l

s u s c e p t i b l e d a r r a c h e r un hydrogegravene

H K

I ^ I R C mdash 0 mdash K ^ O H raquo - H C f R mdash C C

I ^ I R fi

E rrilie busiq-je i l e s t deacutecoEposj e t le r a d i c a l C

possegravede des p r o p r i eacute t eacute s semblables

OH OH mdash HjO + 0

K K

I ~ ^ _ R mdash C mdash 0 mdash H ltdeggt0 R mdash C mdash 0 + vil

I ~ I R R

R R

I I O H + S mdash C OH R mdash C mdash 0 + K_

I

- Marquages isotopiques

A une solution 5 10 M de glucoso pH 1 1 satureacutee doxygegravene esz a c

teacutee une faible quantiteacute de ce sucre marqueacute au 1 4 C en position Cx

ou C s

Apregraves irradiation (5 Mradi 130 kradh) laldeacutehyde malonique est

seacutepareacute comme preacuteceacutedemmentraquo Les purifications du complexe ave 1 bull

sont effectueacutees par cristallisations successives dans leau et par

chromatographic de partage sur colonne de cellulose Lactiviteacute

speacutecifique eacutetant constante au cours de 5 opeacuterations on estime que

le complexe est suffisamment purifieacute

Glucose rrgtaroieacute on p o s i t i o n

11deg c r i s t a l ltdeg c r i s t a l - ^ 0 u r i i U a l i c c r i s t a l icirc e l u a t chrc-

i - a l ( n o i e s ) i bull 0 mdash - Q- V 10 - 5 10 _ - 0 06 10-

A t i v i t eacute t o t a l e VL- 0 s i Mi tes

10 o i 1 C S i j 10- J 0 1 0 t is- 10 e

- i v i t ocirc s p eacute - i - i 21 10

0 1 ) h

jucircoitioi ugrave

bull - i m a l I n o l e ocirc ) 1 1 8 E io-= 115 1 0 - 6 03igt 1 0 0187 10 - 0 05^ 1 0 _

gtbullbullbull ivitiuml t o t a l e o rs 10 minutes

o- bull5 10= i 10 s idj 1 0 - e10 10-

- icirc i v i t eacute speacute = i -3V o 1 0 iK 10 1 c iraquo 1 0 1 0 ltt 1 0 1 0

b 1 0 1 0

i ----is~iumlrt - S bull - - bull bull - -JIuml l ^ 1 5lt

La r a d i c l y s e i n t e r n e e j t i c i neacute^IigeaLiO levant c o l l e p rodui te r-ar

le rayonnement car l a juantivl- Jali-Shv-Jc- ralor i ^ e ferrreacutee ir

i r r a d i a t i o n 7 e s t t r egrave s s^ i icirc r i eure gt e ucirc p glucose j e

Les bull amprOto rer-reacute^prrTit rraio-iq^e contenant l e carbone rcarqueacute -n-t bullbullbull-i- - - LJvemert de 8 igt e t

10 icircioir 1^ -lLiBaiiumles a ldeacutehydiqje e t a l c o o l i q u e

P ropos i t i ons de ae--ajd^mea

ues meca-Jpoundr5 voa r -_-

i-i-jpound lt--v-2- -Liri T L

v l a i t que- l-Mg-^t ^ t i

viuml-ovoja^ pour l a r a d i o l y s e en mi l ieu

-bullelle en s o l u t i o n en tenant compte

r a d i c a l -OH de l e a u

- 63 -

On peut concevoir que lattaque du radical OH conduise agrave

chement de H- sur lhydroxyde du carbone t

H OH

Y CHOE I CKOH

I HCO^K iO

CK OH

1

H OH -C I CHOH I CHOH

HCO I

mdashCH I CJLOH

II

Le rearrangement du radical II aboutit apregraves rupture de la

C mdash C au composeacute III

H OH

-V CHOH

H C amp + 7 kcal

mdash-c

I CHOH i CHOH

CHjOH II CHCK III

te composeacute III peut ensuite eacutevoluer agraveampns deux voice digegravere1

H ^0

I

a - Hydrolyse de la liaison aceacutetalique

CHO

CHOH

__ CHOE CHOK

COM

CEO

CKOH

CE OH

IV

l

H OH C

_ II

v- 2 C bullbull=lt-

Laiiic - i et cr suite rOcej^aire dc

-ur ie carl-o-e c du r a d i c a l V c e t t e

j i t d i rec te-re c o i t ar i i t e r n eacute -

cc

c

CHC

ci-

ildeacutehyde r-aicrirje

rc conditions expeacuterimentales to de laldeacutehyde ralonique sont

i icr-eacutes i partir de lextreacutemiteacute aideacutehydique

Counure horolytiaus de la liaison acetaliccedilue

Le radical III pourrait aussi conduire apregraves coupure horcolytique

de la liaison C mdash 0 heacuteniaceacutetalique sercolable agrave celle postuleacutee en

rrilieu solide s la forme eacutenolique de laldeacutehyde nialonique

K 0)

l c I

CHC i I CHOK CKO

CKO

omdash-mdashOH

CE OH

III

8h kcal CH I CKOE

- 6J -

CHO CHO

I I bullCHOK laquo- CH

f 1 ltCHOli CKOH

XII XIII

lit-rai responsable de la formation ugrave partir de bullbullbull-

rLi al tccli ie I riucose de seulement 0 de laldeacutehyde- r-~

Or p e t er effet penser quen milieu liquide bullbull

r aux pi extrecircmes lhydrolyse est plus facile

la -jeupure horr-dy tique

biccussion

Le-iuml variations de la concentration en aldeacutehyde mala ni que ob^t rv----

en fonction de la dose dirradiation et de la concentration e -

bullcse sert compatibles avec tout node daction indirecte

Lee effets de xalcooi du bromure de potassium et du protoxy-i--

d --ote ronf irment i attaque initiale des radicaux OH

linfluence de loxygegravene est nulle et ce gaz nest pas impliqueacute

dans lexplication des rcecanisres

I] est difficile de comparer les rendements raaiulj tidies du glushy

cose du mannose et du galactose les pourcentages relatifs dej

formes or et 9 eacutetant diffeacuterents en solution dans leau

En milieu basique la stabilisation de la forme eacutenolique de lalshy

deacutehyde malonique peut expliquer le rocircle favorisant dune eacuteleacutevation

de pH

En conclusion les meacutecanismes proposeacutes ici sont assez diffeacuterents

de ceux deacutecrits par Scherz Nos reacutesultats expeacuterimentaux ont montreacute

en effet que dans les conditions dirradiation utiliseacutees (solution

dilueacutee pH eacuteleveacute) laldeacutehyde malonique provenait contrairement agrave

lhypothegravese de cet auteur principalement de lextreacutemiteacute aldeacutehydique

du glucose

- CC -

- Extrapolation aux polymegraveres supericirz (fipound- 2)

La comparaison des re demets Ju glucose du rraltose et du maltti-

trio^e net e eacutevidence le roio Au r^rb^nc i

Lorsc- roi -vi o-t xrri li ]eacute in la lai^oi pound lycos i il j e il ny

a plu s pe_- it i 11 teacute d at tu e r ar 1er r in aux Li je eau corrt-

il est oslieacute dans les meacutecanisme- deacutecrits r 1J- ha-it

Seul lej cyles A correspondant bull 1 ex i reacuterri teacute rcr reacute iuc t ri -e

chaicircre irrite cdiraieit i laldeacutehyde rralcri pjc (ne hydre lye

de la liaison jlycosidique serait neacutecessaire) Jre f ra bull tio Je r

dicaux CH Je leau part ici erai t r le y-le E C - d autr-s

reacuteactions et eraii or censeacute ueje LIA Li lisat le - ia [reduction

daldeacutehyde rraionisue -iui deacutecroicirctrait e fonctic de la lorQuer

la chaicircre

Jre extrapolation ugrave 1 any lose condi t ugrave admet tre vc leffet bull-bull

condaire serait donc neacutegligeable Ceci cat en accord avec les reacuteshy

sultats obtenus sur lamidon irradieacute agrave leacutetat solide pour lequel

les concentrations agravealdeacutehyde malonique r augmentent pas aux forshy

tes humiditeacutes contrairement agrave ce que lon pourrait attendre de

1effet secondaire

Dans 1isomaltose les carbones 4 des deux cycles sont libres et

rien nempecircche quapregraves hydrolyse ils participent tous deux agrave la

formation daldeacutehyde malonique cest ce quon observe en effet

expeacuterimentalement

67

fig- 23 - Irradiation du glucose et de ses polymegraveres en milieu liquide agrave diffeacuterents pH

1 - glucose

2 - maltose

5 - maltotriose-

oi^h^-uirifmdash

te rr--t lti J u b i

i _a JOI-bull i bullbull l-it-hyis rraiori _bull = oer est ajouta -J volume

A_-ide d thiobarbiturique 072 g

Acide trichloracitique 1 y g

1^0 QSP 100 ml agrave 20degC

Arregravef chauffage agrave 6CdegC pendant 60 irn le meacutelarge est refroidi et

lu densiteacute optique agrave j32 rn est lue agrave laide dun spectrophoto-

mttre Optica CFt R

EVAPORATION DE LALDEHYDE MALOKIQUE

Laldeacutehyde malorique est seacutepareacute ainsi que tous les produits de

radiolyse volatils par evaporation sous vide agrave ^ucircdegC et piegeage

agrave -TS6degC (fig 26)

La solution est preacutealablement acidifieacutee par 2 ml HCL

- 69 -

qgSTALLISAilOi DU COMPLEXE

Le- -urj IP-XC ATB-AM r eacute c i i t e c o u s ic r rce -le p a i l l e t t e s d eacute c

^J^-L uprucirc i a c i d i f i c a t i o n (HCL lt m l e t r e f r o i d i s s e r c e r t -ie

bull-iorr a r j e - j r c ^ I i e s t e n s u i t e f i l t r eacute s u r v e r r e f r i t t e H C t

JHtfCKATUuiiAiiilE

J bullbull 2- bull bull bullbullbull bull i Uo- a o i i U icirc L O _oro i c r e

bull i a v bullbullbull 1 bullbull c e- f i non a r t i bull J I O ^ s e n t eacute l i - i n eacute e s

icirc-e a v-- bull 1- i e u i a -bull= gt r J e deacute - a r t a t i c

c u i -bull--- lt iy irp l e x t- bdquo o n t a_L xiquCC-r ^ ic-

bullie taille aj ro rieacuteo aux quantiteacutes agrave purifier Un lavage gt

i iric I AT5 te lCA ei egttc-G et diverc produits de raJic

Le Oi ugte ~Lt ensuite -JluC par u ir-eacute lange ea - ampiumltce

mdash mdash Par compteurs type GEIGER KULLER les solutions ( C C bull=

iz eacutevarcreacutees agrave laide ciun eacute iradicircaeur sur des coupelle i -

niriurr Ces d e m i Ore dont introduites dans lappareil e bullbull

tauje ett automatique

Par scintillation liquide Apregraves oxydation dans un four agrave catiy

le C0 marqueacute est recueilli dans pound0 ml du meacutelange suivant (fir bull

Pour un litre

220 mi dalcool meacutethylique (solvant)

330 ml de pheacutenyl-eacutethyl-amine (fixateur de C0 S)

fOO ml de toluegravene (scintillateur primaire)

7 g de Butyl PBD (scintillateur secondaire)

pu ml deau (solvant)

Lactiviteacute est mesureacutee par scintillateur liquide

PREPARATION DALDEHYDE MALONIQUE POUR ETUDE EN LUMIERE UV

Laldeacutehyde malonique teacutemoin est preacutepareacute par hydrolyse acide du bis-

dimeacutethylaceacutetal du commerce (10 ml de solution molaire dacetal

2 ml HCl concentreacute chauffage agrave 30degC pendant 60 mn) (fig 24 - 25)

- 70

fig Zh - Influence de la concentration en acide sur lhydrolyse du bis-dimeacutethyl aceacutetal de laldeacutehyde malonique (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique agrave 267 ira)

- 71 -

fig- 25 - Influence du temps de chauffage agrave 600 sur la formation daldeacutehyde malonique par hydrolyse acide du bis-dimeacutethyl-aceacutetal (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique

267 ara)

ro c IUgrave-U -iu bull c a lt-T ur e^ ^Oucircte-bullbull-- bull - UL Zul i o bull bull bull

To IOiit agtregraves chauffage i^^C agrave I ocirctuve ^ojjj^^i i h e a r e r

ADUIIIC -ii- x-^r

t i l e e s t oifLCicircueacutee j ^ r

a) lyoLhplusmnlXLnzij bull icirc- ^ e l a ^ e tie icjij de ] lii-oae e t do KBr

t J -lplusmnlirO JX ougt2rcs

- 73 -

DIFFERENTES FORMES CRISTALLINES DE GLUCOSE

Glucose du commerce (Prolabo) anhydre ou monohydrate

Sirop de glucose eacutevaporeacute sous vide (20 mrr Hg 30degC) agrave laide dun

rotavapor Biiumlchi ou dans un dessicateur en preacutesence de P_Ofl

Glucose lyophiliseacute agrave laide dun appareil Sogev type Subii-i

CHROMATOGRAPHIES GLC

Preacuteparation des deacuteriveacutes trimeacutethylsiJyleacutes Le sucre J5 mg) est

dissous dans 1 ml de N N dimethyl formamide qui a our proprieacuteteacute

nous lavons veacuterifieacute de conserver la configuratio anomerique La

silylation est reacutealiseacutee par 1 ml de N 0- bis-tri-ieacutethyl-silyl-

trifluoro-aceacutetamide O de trimeacutethyl chlorosila _e) Le deacuteriveacute obshy

tenu est susceptible decirctre chrouatographieacute en aase gazeuse

Chromatographie La chromatographie est effectue sur colonne SE 30

(2 m 18 de pouce) par eacutelution isotherme (c onne 200degC injecteur

250degC deacutetecteur 250degC) agrave laide dun chrom ographe F 30 Ferkin

Elmer

pH DIRRADIATION

lgtc TgtH -cyous sont nxeacutes par des tampon phospnate 05 M et les

pH extrecircmes sont obtenus par addition e soude ou dacide chlorhyshy

drique -

NOTA Le pH varie tregraves peu (lt 1 pIT en cours dirradiation dans

ces conditions

Vide primaire Coton de virra

Azote

liquide

(-1B0raquo Ciuml-

f

riuml 11

sp

l i Soj-ution U C - Glucose _ -

Agitateur bullbullgnetiqua

MEGE I I PIEGE 2

fig-26 - Meacutethode dextraction sous pression reacuteduite des deacuteriveacutes volatils scheacutema de principe

- TJ -

agrave Mlaquoraquoi|tugtl control (-were)

D D

f i g 28 - Meacutethode doxydation des composes marqueacutes ( intertechnique S A I l l bullcheacutema de principe)

- 76 -

CONCLUSION

Au cours de ce travail nous avons vu que laldeacutehyae malonique

Dcuvait ecirctre formeacute directement par irradiation du glucose sec ou par

1intermeacutediaire des radicaux de leau lorsque cette derniegravere eacutetait

preacutesente

Les meacutecanismes reacuteactionnels que nous avons proposeacutes ne sont sans

doute pas la traduction exacte de la reacutealiteacute mais ont lavantage decirctre

en accord avec les reacutesultats expeacuterimentaux

Leffet direct conduit agrave une production daldeacutehyde malonique proshy

portionnelle agrave la dose indeacutependante du deacutebit de dose de la temshy

peacuterature dans un vaste domaine de la preacutesence doxygegravene et de

leacutetat cristallin du glucose En revanche la teneur en eau et la

forme anomeacuterique du glucose jouent un rocircle important Par marquage

isotopique on a pu montrer que les deux extreacutemiteacutes de la moleacutecule

du glucose participent agrave la formation de laldeacutehyde malonique

Lextrapolation aux polymegraveres lineacuteaires (maltose maltotriose) met

en eacutevidence lindeacutependance du rendement de radiolyse vis-agrave-vis de

la liaison a 1 - 4 et permet de penser quil tend vers celui du

6 I ^ u i i c ugraveo110 i camelo te

Leffet indirect est lieacute agrave laction des radicaux OH de leau Il

se manifeste lorsque le glucose est irradieacute agrave leacutetat suffisamment

hydrateacute ou en solution Dans ce dernier cas et en accord avec la

theacuteorie geacuteneacuterale la concentration daldeacutehyde malonique est indeacute-

peacuteiiugravecujLt de la concentration en glucose dans une large mesure et

ne varie pas proportionnellement agrave la dose Loxygegravene est sans inshy

fluence notable mais on observe une forte activation aux pH eacuteleshy

veacutes Lutilisation de 1 4 C a permis dattribuer agrave lextreacutemiteacute aldeacute-

hydique du glucose lorigine de la plus grande partie de laldeacutehyde

malonique La polymeacuterisation du glucose par liaison 01-4 entraicircne

une diminution du rendement radiolytique Ainsi leffet indirect seshy

rait neacutegligeable dans lamylose

- 77 -

Il serait inteacuteressant pour continuer ce travail dextrapoler DX

polymegraveres plus eacuteleveacutes en utilisant divers polyholosides obtenu t ajregrave

hydrolyse meacutenageacutee de lamidon par chromatographie sur biogel jampr

exemple

Quoiquil en soit on a pu mettre en eacutevidence agrave propos de la forshy

mation daldeacutehyde malonique des diffeacuterences de comportement di rlucjo

vis-agrave-vis du rayonnement ionisant selon ou il est libre ou irccrrcr-icirc-

dans une chaicircne glycosidique Ceci incline agrave la prudence danc 1-JZ-J~

polation au polymegravere des reacutesultats trouveacutes sur un monomegravere

- 78 -

ANNEXE

Nous rappelons ici les uniteacutes utiliseacutees en radioactiviteacute et

nous indiquons leurs eacutequivalents biologiques geacuteneacuteralement fondeacutes

sur les effets que produisent les radiations ionisantes dans lorshy

ganisme

On trouvera les mesures pratiques fort bien deacutecrites dans la

thegravese de Monsieur Jean MORRE deacutejagrave citeacute

- 79 -

UNITE DACTIVITE

Le curie (Ci) Le curie caracteacuterise la source eacutemettrice

La masse de radioeacuteleacutement pour une activiteacute de 1 curie est tregraves

variable

mdash 3 tonnes duraniur 3S

mdash 09 rg de cobalt 60

mdash ^3 microgrammes dor 198-

Ceacutetait dabord lactiviteacute de 1 gramme de radium- Officiellement

cest la quantiteacute de tout radioeacuteleacutement dans lequel le nombre de

deacutesinteacutegrations est de

37 x 1 0 1 0 par seconde

Lactiviteacute massique ou speacutecifique est lactiviteacute par uniteacute de

masse dune substance consideacutereacutee Elle sexprime en curiegramme

ou en ses sous-multiples

UKITE DEXPOSITION OU DE DOSE EMISE

Le roentgen (R) Il caracteacuterise un faisceau de rayons X par ionisation

provoqueacutee dans 1air

On mesure ici la charge eacutelectrique transporteacutee

1 R = 2083 x 10 9 paires dions par croa dair

1 R = 16 x 101 paires dions pa granirc d air

1 R = t Ues cm3 dair = 770 Ues gramme dair

1 R = 677 r 10 e MeVcm3 dair standard

1 R = 0838 rad

1 R = 524 x 10 7 MeVg d a i r = 52 x 1 0 1 3 eVg d a i r

1 R = 0107 ergcm 3 d a i r = 869 e rg g d a i r

1 R = 93 e r g g d eau ou de t i s s u s v i v a n t s

- 80 -

UNITE DE DOSE ABSORBEE

Le rad Internatic nalement 09^3) raquo c est luniteacute de dose absorbeacutee-

Elle est fonction des caracteacuteristiques du champ de radiation o~

point consideacutereacute et de la composition eacuteleacutementaire do la natiegraverishy

en ce point

Elle est eacutegale agrave une eacutenergie diviseacutee r-ar une ira se

Indeacutependamment du temps passeacute agrave ceacuteder leacutenergie

1 rad = 100 t g de matiegravere quelconque irradieacutee

s 01 joule par kilogramme

La valeur du rad est sensiblement eacutegale agrave leacutenergie libss-bull- bull_--

de leau (ou des tissus mous irradieacutes) par an faisceau io r-yz X

tel que lexposition soit de roentgen

On peut se servir du rad avec des rayons X gamma neutre bull-bull-

trons protons

Remarques A une exposition de 1 roentgen correspond ure dose

absoijeacutee de

mdash 0869 rad dans lair

mdash 09S rad dans les tissus mous

mdash 08 agrave 097 rad dans leau pour des rayonnement

deacutenergie comprise entre 10 keV et 3 HeV

Si une chambre dionisation a donneacute pour des photons deacutenergie

infeacuterieure agrave 3 WeV agrave un certain endroit dans lair une exshy

position de 1 roentgen le corps humain agrave la mecircrce place receshy

vrait 096 rad

ME5DRES BIOLOGIQUES

Le LET (Linear Energy Transfert) 1 keVmicron deacutecrit leacutenergie

deacutepenseacutee drns les tissus en fonction de la longueur du parcours

LEBR (Efficaciteacute Biologique Relative) = I rayon X de 250 keV

dionisation speacutecifique de 100 paires dions par micron deau ou

de tissue Cest une ionisation speacutecifique-

- 81 -

Le REM (Radiological Equivalent Man) = effet biologique ducirc agrave

labsorption de 1 roentgen de rayons X ou gamma

Un rem = 1 rad X EBR

= EBR e rSEcirc d e tissus

Mesure indispensable agrave leacutetude de certains paramegravetres telles la

radiosensibiliteacute cer luniteacute pratique utiliseacutee pour les vashy

leurs de radiorrotec t _-i

Si lon connaicirct la dose absorbeacutee on peut passer acirc la notion

deacutequivalent de ucirczr2 en pondeacuterant la valeur trouveacutee par un facteur

exprimant le risque relatif correspondant agrave la qualiteacute du rayonshy

nement

Cest le facteur de qualiteacute FQ relieacute agrave la densiteacute des pheacutenomegravenes

eacuteleacutementaires dionisation et dexcitation au voisinage du parcours

de la particule chargeacutee

REM = RAD X FQ

Le rem correspond au risque encouru par un organisme huma_n ayant

reccedilu une dose de 1 rad de rayons X ou gamma

PRINCIPALES VALEURS DE FQ

Rayonnements FQ

X gamma 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale gt 003 HeV 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale lt 003 MeV 17

Neutrons thermiques 3

Particules infinies naturelles protons de faible eacutenergie neutrons rapides 20

Noyaux lourds de recul fragment de fission 20

Une personne soumise pendant un an agrave un flux de neutrons thermishy

ques de 700 Ncm asec recevrait un eacutequivalent de dose de 5 rem

laquelle est la dose annuelle maximale admissible fixeacutee pour la

cateacutegorie de travailleurs dits directement affecteacutes agrave des trashy

vaux sous rayonnements

- 82 -

Le rem est leffet biologique de 12 g de radi-m 226 agrave un megravetre

pour les tissus exposeacutes pendant une heure

Outre la quantiteacute deacutenergie ceacutedeacutee agrave la matiegravere irradieacutee il faut

tenir compte aussi du temps neacutecessaire pour deacutelivrer cette eacutenershy

gie

Une mecircme dose provoque des effets moins graves si elle est eacutetaleacutee

dans le temps Si le temps est suffisamment long une dose mecircme

importante narrive jamais agrave provoquer des effets dits seuils

Les normes de seacutecuriteacute (ou) doses maximales admissibles sont resshy

pecteacutees si lon calcule agrave lavance le temps de travail maximal

en preacutesence du rayonnement

En prenant lheure comme uniteacute de temps on aura

mdash deacutebit dexposition = en Rh

mdash deacutebit de dose absorbeacutee = en radh

mdash deacutebit deacutequivalent de dose = en remh

EFFETS SUR LORGANISME DEFINITIONS DES LOUES

Dose Maximum Admissible cest la dose totale de radiation reccedilue par

un individu et jugeacutee incapable de causer des troubles appreacuteciables

au cours de lexistence Elle varie sil sagit de la seacutecuriteacute inshy

dividuelle dune petite ou dune large fraction de la population

Concentration Maximum Admissible Elle repreacutesente la concentration de

chaque radioeacuteleacutement dans leau et dans lair qui apregraves obtention

dun eacutetat deacutequilibre dans le corps de lindividu qui la ingeacutereacutee

ne donne pas une irradiation corporelle totale deacutepassant une vashy

leur de 03 rem par semaine dans lorgane critique (organe le plus

sensible agrave ce radioeacuteleacutement)

- 83 -

Officiellement la CMA dun radionucleide est lactiviteacute volumique

de ce radionucleide dans lair inhaleacute c dans leau de boisson

qui pour une inhalation ou une ingr -ion exclusive et continue

entraicircne leacutequivalent de dose maxi al admissible au niveau de

lorgane critique lorsque leacutequilibre est atteint ou apregraves cinshy

quante ans dans le cas de radioeacuteleacutements agrave peacuteriode effective longue

Leacutequivalent de dose est deacutefini pour les besoins de la protection

Cest le produit de la dose absorbeacutee par le facteur de qualiteacute

le facteur de distribution de dose et dautres facteurs adeacutequats

bull C H mdash C H -I I

UN Off

- C - C H -I I

OHOH

H C - C H - C H mdash C H -I I I I OHOH OH OH

CHmdashCH-CHmdashCHmdash i I I I bull OH OH OH OH

bullCHmdashCHmdashCHmdash OH- CHmdashCHmdashCHmdashCII- CHmdashCH=CHmdash 0 - + 1

bullC-

1 1 raquo II 1 1 II OH OH 0 O- OH O

Meacutecanisme proposeacute par H SCHERZ

iIV3~SITS LE E2CIT t 3 C C r i l

HT ESS SCIZICSS

U K - A S 3 E L L 3 H I

- bull bull -23 _ _ D E _ _ 3 A _ -icirc_sos

agrave 5- ^ ~ VF

Le Vico-yreacutesident de lUniversiteacute

Universiteacute de Droit dEacuteconomie et des Sciences

A I X - M A R S E I L L E III H - DUSSARDIc2

FACULTEacute des SCIENCES et TECHNIQUES 1raquo SAINT-JEROME Rue Henri Poincar 13397 MARSEILLE CEOEX 4

81raquo -

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Imprimeacute par le Bureau de Documentation

CENCADARACi1E

Page 19: ETUDE DE LA FORMATION DE L'ALDEHYDE MALONIQUE AU COURS DE

- 16 -

o 05 rng de matiegravere froide ajouteacutee

fig 7 - Diminution du rendement de deacutetection en scintillation liquida en fonction de la quantiteacute de complexe color non radioactif ajouteacute agrave la solution

Mais le fait dintroduire un marqueur radioactif dans u

-icircgt- L-icirct-gtTo ire radiolyse interne qui sajoute agrave celle rov

irradie tiu Ceci rous aregravere donc agrave faire une correction ^ bull

ltbull a- ti vite eacuterif i-e cor res oidart agrave la seule irradiation cz

NY-u a bullbullbullbull- ai srd Tx-ur i aldeacutehyde calonique provenant de la

Jicije u- ~amp-re ex teacute rieure - loue avorr ensuite mesureacute laldocirc

-rirjo total la difference CJS done laldeacutehyde produit ar

j- o cxti-rrc- ojle Cclt activiteacutes sccedileacutecifi--es sont rarpcrtO--

a- k-l-o J e deacute art

I _ MISS EN EVIDENTE DE LALDEHYDE KAgraveLC-IQUE DAiiS LE bullbulliLIXOSE

IRRADIE DEFIITIC- DEQ SSLX EFFETS DE RAiI0LIuml3E

_e Rf de rci^raticn Jr euii iideg do jiiico doc ^om lox^j OL tbull-

bullbull partir du glucose irradieacute ot ie laldeacutehyde maloi ue teme-i ot

E cur re de rar sa forme eacuteioiiie laldeacutehyde raicirc oriie ab~

crce e lumiegravere violette [5^]- Le r ax i mur d abc or tier 01 milieu bashy

sique e iue = 2c m ( roeiTirieri d exi tion moleacuteculaire

27 0 ~ cm - 1 j et agrave 2HH r~ cr mille aide Le spectre Itruviclet

du glucose bullrrayieacute preacutesente les mecircmes caracteacuteristiques (fig- 9) raquo alors

que le glucose teacutemoin nabsorbe pas dans cette reacutegion

Ces reacutesultats montrent ue laldeacutehyde rralcniqije cet iriicc-ta-

blemert preacutesent dans le glucose irradieacute Pour les eacutetudes quantitatives

nous avons utiliseacute la mesure de labsorption agrave 532 nn du complexe ATB

meacutethode simple et reproductible

Les reacuteactions de radiolyse peuvent ecirctre initieacutees de deux faccedilons

Soit directement par distribution de 1 pijic agrave la moleacutecule elie-

i-ecircme (cest leffet direct encore appeleacute primaire) soit indirectement

par la formation agrave partir de leau de radicaux hautement reacuteactifs qui

agissent ensuite sur la moleacutecule de soluteacute (cest leffet indirect enshy

core appeleacute secondaire) La teneur en eau de lamidon industriel eacutetant

relativement eacuteleve (13 ) les deux effets doivent se superposer au

cours de lirradiation f est la raison pour laquelle nous avons eacutetushy

dieacute le meacutecanisme de formation de laldeacutehyde malonique dans le glucose

irradieacute sec ou en solution

100

30

60

40

20

i i | i i i I | i i

50

I II I I

i H laquo

150 2 0 0

i l

250 3 0 0

fig 8 Spectre de masse du complexe aldeacutehyde alouiquo icide Uiioharbitiri

Speotromegravetre ugravee masse L KB 9 000 Ocirc entreacutee direct T^ - - -itO0

ig 9 - Spectre UV du glucose irradieacute 1 - traceacute en milieu acide 2 - traceacute en milieu basique

KIVLfc JE I tKFE PfclKAcirclki

I --bull i-re C gt 0 e rroies dald--hy ie ^

(-IiiCoucirc ltt jar ireacuteccedilarad

Influence de la nature du Kaz

Le rerderent radiolytique en aldeacutehyde ra

ugraveart de la nature de latmosphegravere dans 1

glucose en cours d i rradiat ion En part i

doxygegravene n est pas neacutecessaire agrave la reacuteac

- Influence de la tempeacuterature

On nobserve pas de variations dimportance ro

tempeacuterature dirradiation dans le domaine 0degC

vancicircie au-dessous de 0degC la teneur en aldeacutehyt

plus faible comme elle lest dailleurs pour

tie des produits de radiolyse de lamidon Il bull

dans ces conditions les radicaux libres former

moleacutecule de glucose se recombinent rapidement

glucose rad -raquo-B + H recombinaiscn

T 2 50 750 125 0 Dose krad

fig 10 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde raaloiique

y^- Premiegravere seacuterie de mesures bull Deuxiegraveme seacuterie de mesures

Apregraves irradiation le glucose est dissous en concentration molaire dans de leau distilleacutee

Temp uc +00

fifjll - Influence de la tempeacuterature d malonique radioformee

bullPremiere sirie de mesures bullDeuxiegraveme ceacuterie de mesures

irradiation sur la quantiteacute daldeacutehyde

i COC L- vla _ i W

bull-bull gt - - - U - U L i bull lt

bull bull bull - bull bull _ bull bull bull c r i o y -

-aitre iuml a u t a i t i l - i inu c r t a r t e

bull- v o v - i i r- - bull - -OJ-

L ara y x gte c bull re 3i t

i V----- r e Lrv- ij a bull_bullbull-

= -irT i v ie laquoa t i t v bull- -iv J pound -bull JCI1 e r a d i o f c r r v 5 - en

_ e t (bull - r pound oa - - - o- bullbull -o i or a r n b l e e = e e l --c

a - i i ^ ] - ampl -poundbullbulllaquo OLVOL rof i - t -o r a u c-noJIcirc t i o r J e deix

bull aa- - - t - c -

- -1 bull -e - e bull r eacute cdV-rac a j x j u M e Jiuniiii tC- a t t r i -

iil v agrave bullbull t a b i i ^oi-e t i e ia i - v hyror--i- e t re I C J h y d r o -

1 bull- i-j co u t -ox Je e a u CC-J l i a i s o n s r - e r n e t t r a i e n t

AIU j a r t l e t r a f e - t ci eacute no r e i t le 3 i r o l e ^ u i e s a c t i v eacute e s agrave l e a u

t_ r icirc amp i t r e j a r t une p a r t i e de l eacute r e r r i e r e ccedil u e s e r a i t a b n o r b eacute e

r l u ^ r r Jr tur ir

ltt r a n s f e r t agrave l e a u

r a d i o l y s e

rjj-t bullbull_bull agrave e s l i a i s o n s h y d r o g egrave n e

I ig12 - Influence de deux mois de conservation de glucose irradieacute sur le spectre en lumiegravere visibleapregraves reacuteaction avec lATB 1 - Tempeacuterature de conservation + 30degC 2 - Tempeacuterature de conservation 0degC 3 - Tempeacuterature de conservation - 40degC

DO

53

2

f

05 laquo

03- ^y

01-

1 10

1 3 0

H u m i d i t eacute (

fig-13 ~ Influence de lhumiditeacute du glucose sur la quantiteacute daldeacutehyde maIonique radioformeacutee

- 27 -

Les radicaux de leau pourraient eacutegalement particix-er agrave leffet

protecteur en donnant par recombinaison le glucose de deacutepart ou

on modifiant 1 eacutevolution des radicaux mis en jeu laquoans la formashy

tion de laldeacutehyde- Cot aspect sera eacutetudieacute ulteacuterieurement avec

le rocircle des OH-

mdash U effet activateur preacutepondeacuterant aux teneurs en eau eacuteleveacuteer

correspondant agrave ce que lon deacutesigne par effet secondaire et at-

trifcuable aux radicaux de leau hautement reacuteactifs

radiation V glucose raquobull aldeacutehyde nalonique + autres produits de radiolyse

[radicaux intermeacutediairesmdashaldeacutehyde malonique + autres produits de radiolyse

f - Influence des piegraveges agrave radicaux libres

Laddition de K Br supprime les radicaux OH de leau formeacutes en

cours dirradiation La teneur en aldeacutehyde malonique est alors

constante pour des teneurs en eau comprises entre 0 et 75

g - Influence de la structure cristalline du glucose

La structure cristalline du glucose irradieacute contrairement agrave ce

qui a eacuteteacute observeacute avec laciditeacute radioformeacutee Q53]ina pas dinflushy

ence sur la quantiteacute daldeacutehyde obtenue On peut penser que les

diffeacuterences observeacutees entre les formes anomecircres du glucose ou eacuteii-

tre les divers sucres isomegraveres lorsquon effectue les irradiations

agrave leacutetat solide sont effectivement dues agrave la steacutereacuteochimie relative

des groupements hydroxyle

h - Influence de la configuration anomeacuterique du glucose (fig 14-)

A leacutetat solide le glucose 3 conduit agrave un rendement radiolytique

16 fois supeacuterieur agrave celui du glucose commercial qui est constitueacute

principalement de forme a comme nous lavons veacuterifieacute par chromatoshy

graphic en phase gazeuse des deacuteriveacutes trimeacutetfaylsilyleacutes

532 Longueur donde nm

^ i n uo-nerl re ri- o - r u ie arit-- -i a iagraveocirchyie na loni rv i i iofcrraeacute

t i^coo 0

^

CH2OH

tfUgrave Cs-^mdasho

r ~- L CHOH

HO^C 3 amp H OH

D-G111CQSE

CHOH CH2OH

anomfere (3 bull X _4Bnm_ere o-

Mar Liair-2 isotopiques

Cec cxjl-rierces nous ont conduit agrave travailler dans des corciii-

ii re ot pas rigoureusement anhydres puisque les composeacutes -

-- - o-i livreacutee er solution aqueuse Mais avec 10 dhuiriditv

-i ours lapparence physique dune poudre et la figjre S bull

ratre ue le rocircle de ces 10 est faible sur les proportion

jeacutehyde malonique radioformeacute

le coiution de glucose marqueacute (Cj ou C s ) est incorporeacutee de fa-

] lus homogegravene possible agrave du glucose froid anhydre la teneur

eau finale est de 10 le meacutelange est ensuite irradieacute agrave 0 Er-

Apregraves dissolution distillation sous vide et purification par v-

tnatographie du complexe avec lATB les concentrations en aldeacutehv

ma]onique sont mesureacutees en moleslitre par colorimeacutetrie (D0- gt

du complexe ATB) en se reacutefeacuterant agrave une courbe eacutetalon les activit

deacutetermineacutees par scintillation sont exprimeacutees en coups par 10 m

al de solution Capregraves deacuteduction du bruit de fond)

- 30 -

[As (malon)l As (glu) J A

nb coups Lactiviteacute speacutecifique As Crnalon) = des eacutechantillons

nb de moles est pratiquement constante au cours des trois derniegraveres opeacuterations

le complexe eit donc suffisamment purifieacute-

Or deacutetermine eacutegalement lactiviteacute speacutecifique As (gluj du glucose A devrait repreacutesenter la fraction dal-

JA deacutehyde malonique provenant de lextreacutemiteacute du glucose marqueacute (1 ou 6)

Cependant nous lavons vu le glucose est le siegravege dune radiolyse

i terne par les particules de lisotope radioactif- De laldeacutehyde

malonique marqueacute est susceptible decirctre produit en quantiteacutes daushy

tant plus importantes que le stockage avant irradiation a eacuteteacute plus

long Il ne perturbe pas de faccedilon appreacuteciable la densiteacute optique

agrave 532 n-m- (le glucose marqueacute est en quantiteacute neacutegligeable) mais

augmente lactiviteacute et par suite lactiviteacute speacutecifique

Afin de calculer le terme correctif du glucose marqueacute est ajouteacute

agrave du glucose froid deacutejagrave irradieacute dans les mecircmes proportions et les

mecircmes conditions que preacuteceacutedemment Laldeacutehyde malonique radioforme

non marqueacute est utiliseacute ici comme entraicircneur et on mesure lactishy

viteacute speacutecifique du complexe purifieacute que lon rapporte toujours agrave

celle du glucose pour tenir compte des fluctuations de marquage

|As (malon)|

[ AE (glu) J = B B

bull Cest en fait la diffeacuterence A - B qui repreacutesente la fraction dalshy

deacutehyde malonique formeacute par irradiation provenant de lextreacutemiteacute

eacutetudieacutee de la moleacutecule de glucose

Les reacutesultats sont rapporteacutes dans les tableaux 1 et 2

On peut en conclure que lorsque le glucose est irradieacute agrave 3 eacutetat soshy

lide agrave la teneur en eau de TO semblable agrave celle de lamidon inshy

dustriel 23 de laldeacutehyde malonique sont issus de lextreacutemiteacute alshy

coolique et 13 de lextreacutemiteacute aldeacutehydique- Aux erreurs dexpeacuteshy

rience pregraves la somme des fractions corrigeacutees est eacutegale agrave 1

Tableau ndeg 1

Glucose J C B

Teacutemoi El rradieacute

Chrolaquoatograpnie Ndeg 1 2 3 i 5 1 P 3 k 5

Concentration de leacuteluat 365 k8 bulla 237 86 155 6 81 15 x 10 mml

1er comptage corrigeacute 597 596 5gt2 258 31it 5668 2336 3152 4950 coups10 m

2egraveme comptage corrigeacute 599 ^95 53 223 30H 5658 2259 2758 52t3 coups10 mn

Activiteacute speacutecifique 1 16 12ltt 12 111 362 365 389 389 328 x 10- coupe10 mnm

Activiteacute speacutecifique 2 161 103 12 9ltt 350 365 376 3raquo0 ii 9 x 1C- coups10 mnm

Rendement total 60 33 7 E 53 20 10 E

IV ne ugravet J ^rrcc lion

ionibrc do ^oupjiO mn tour 0 rj iicoce Jo deacutepart

A c t i v i t eacute opocircciiiiue on coupunio Lev 0 ru du ^lucoiio -k iucircparl -

A c t i v i t eacute speacutec i f ique moyenne do 1 a Lileacutehy malonique p u r i f i eacute (coupanolc 10 mu) raquo t o 9

Propor t ion As mal or

AJ g l u

l-ro

Ai rrjaJu

riv

Giucoije i-C

I r r a d i eacute

Chromatographie Ndeg 1 1

2 3 lt

Concentration de leluatl 118 95 91 pound60 IS1- 1 Iuml 50 bull

1er comptage corrigeacute

2vvfi -yr-iit--

ActiviU- C- i fi

Rendement l rtaj

Terme de correction - V7fclt-

Nombre de coups10 mn pour 01 ce de gluc ose de deacutepart 9 600

Activiteacute speacutecifique en coupsmole10 mn du glucose de deacutepart 21109

Activiteacute speacutecifique moyenne de laldeacutehyde malonique purifieacute Ccoupsmolo10 mn) 45109

As malon Proportion mdash raquo 214 As glu

Proportion corrigeacutee

As maloni As malon] glu I As glu

lt 000

gt010 9

16 9 10 9

- 25 -

La moleacutecule daldeacutehyde malonique contient donc toujours soit le

bullarbone 1 du glucose (dans 12 des cas) soit le carbone 6 (dans

icirc de cac) ce qui exclut leacuteventualiteacute de formation agrave partir

de atomes t3 ou ^^5 dailleurs peu probable car elle neacuteshy

cessite deux ruptures de la chaicircne carboneacutee

- Propositions de meacutecanismes

Leacutenergie de la radiation va entre autre exciter la moieacutecylo w

TUagrave la rupture- La reacuteaction corrneicera par la scission de Is Iilaquo

son la plus faible Nous discuterons plus loin les facteurs cor c

rationnels qui peuvent orienter cette coupure initiale On peut

proposer deux meacutecanismesi compte tenu de la double origine de la

deacutehyde nalonique

a - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute alcoolique

La rupture initiale de la liaison heacutemiumlaceacutetalique peut ecirctre e

visageacutee comme une scission conseacutecutive au deacutepart dun radin

H du carbone 1 cette eacutetape endothermique neacutecessite enviroi

92 kcal

H OH 0 OK

c bull c

a (CH0H)3 (CH0H)3

S s c i s s i o n

0 CH MJrad bull CH

CH OH CH 2 OH

I glucose II

La rupture de la liaison C 3 - C 4 (83 kcal) et le deacutepart dun H

du carbone 6 (99 kcal) neacutecessaires agrave la formation de laldeacutehyde

malonique peuvent ecirctre suivis de leacutetablissement dune double

liaison C=C (-egraveh kcal) Un des radicaux (III) obtenus est un

glycol allylique On pourra consideacuterer un radical comme une

espegravece deacuteficiente en eacutelectron donc stabiliseacutee par loxygegravene-

0

copy

1 a iiflicircryde inaj -ije

bull bullbullgt i i^ i torrvid iuiro ( I I ) cnbi- ecirc t r e conf i r

ijfe e ocircviucircoicirc-cc- au la iuml ia ra to i ri- _ igt5] i a c ide 5

iquucirc (VI)

- 3 -

O CH

C

(CHOH)

I H r ~ CH

I Ciyii

I I

0

b - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute aldeacutehyacirci^-jg

Le deacutepart dur hydroxyle OK neacutecessite jie eacutere celle de la rupture de la liaison C mdash O heacuteria

Lattaque en C a est susceptible de conduire agrave selon le processus suivant compeacutetitif du preacute^

H 0--

-C

H C ^ OH

(CHOH)

I CH

ad

O CHjOl c_oi

I VII

- amp -

Apres coupure C3 mdash C4 et reacutearrai pounderrciit (^ kcaiuml )

H OH ii

iC mdash OS

CKOE

0 Ci

CiiOK

VII

Ciijugrave

VIII

i-aldeacutehyde iralcnirje cet obiom r ar hyagraveroiv^c -io bullbull

du dosage en milieu acide

- mdash c

CHO

0-0-

CHO f

r-CKO

aldeacutehyde malonique

Remarque On peut envisager aussi daboutir agrave la forme eacutenolique de

lacetal daldeacutehyde malonique cependant leacutenergie neacutecesshy

saire est supeacuterieure (19 kcal)

- 39 -

H 0

i C

| 1 HC

J -CHOH

CHOIi

1

CH

CB^OH

Examinons agrave preacutesent comment ce5 icirc pothegraveses saccordent avt-j It-J

variations observeacutees de rendemen radidytique en fonction des

conditions dirradiation et des aracteacuteristiques du glucose

mdash La preacutesence doxygegravene nest y -bull neacutecessaire pour lexplicatio

des deux meacutecanismes elle nu pas non plus dinfluence sur la

quantiteacute daldeacutehyde malonique ruiioformeacutee-

mdash La constance du rendement radiolytique en fonction du deacutebit de

dose deacutecoule de lobservation preacuteceacutedente les pheacutenomegravenes de

diffusion gazeuse (0= par exemple) nintervenant pas

mdash Il est difficile de relier les variations en fonction de la temshy

peacuterature dirradiation aux hypothegraveses eacutenonceacutees Si certaines

eacutetapes sont endothermiques dautres produisent de leacutenergie et

le bilan global doit ecirctre sensiblement nul puisque la concentrashy

tion daldeacutehyde malonique reste la mecircme entre O^C et 8odegC Or

les meacutecanismes a et b sont endothermiques Il na pas eacuteteacute tenu

compte des eacutenergies de reacutesonance qui peuvent stabiliser certains

radicaux (allylique en particulier) ni du facteur entropique

De plus le couplage avec dautres reacuteactions se faisant sur laushy

tre moitieacute de la moleacutecule est susceptible dapporter une partie

de leacutenergie neacutecessaire

bull b orvi- or 1er f a ib l e s irvv iri

rrv c i a eXfo i i Un-- i

bull bull i i i la x uvvc ceux AcircQ l - a H

j-t J iecirc^oxygl jTOise ai iJe kl ucircri bull

bull_bull bull-bull riri e reacutejerlto i t rbr

gtil - c K ^ e r t j cur ie tcie- er

et t ai a i J i t io ie c ^e bullbull t cera

c- F L( raquogtpound-huxi-- raquo j bull -e ieiJ ^orif or-

i -rtiiej ont r eacute a c t i v e s avi-c Loorr

iil io ia-icirc lec o rb i t a l e Libres de^

a^ u c t raiwar t ir a r a l l egrave l u a avec la

i L bull - o^c r--^le alt f l u^e ^ouc-

i- bull-bull - bull riabullbull- f ac i l i t e - d ouve r tu re

i-- a r j bull i bull s i o n acircani - anonegravere B uc

-ic- ccriit e offot i jr rcr-ierrert

fii- -ltbull - ircrta

g bullltx

v

0 0 n

R

lti o ^ v ~rv

0 0 B

I

A C F sont reacuteactives B D E sont inertes [55]- Incorporeacutees da

un cycle agrave 6 centres At B C conduisent aux trois conformations

dun composeacute anomegravere amp dont 2 sont reacuteactives D et E corresponde

agrave une forme o non reacuteactiveraquo dautre part S ne peut repreacutesenter -

cycle pyranose

0 -o-

1 I

CHjOH

etegravese dne attaque sur le carbone en position 2 dans le

iiicircre b est confirmeacutee par la quantiteacute daldeacutehyde malonique

formeacutee dans le glucose le galactose et le mannose En ef-

la corfiguratior anomeacuteriaue de ces trois sucres est iden-

(fcrne bullgt largement preacutedominante) et on peut penser que la

--ipatier au premier meacutecanisme est semblable La position de

roxyie e imposeacutee par lencombrement de CH sOH est eacutequato-

pcr ie glucose et le galactose et axiale pour le marrose

ior poundeacutereacuteraiemeit plus labile Expeacuterimentalement le mannose

it i uicirce quantiteacute daldeacutehyde ma ionique supeacuterieure agrave celle

oacirce et au galactose

Sriverraquo les conformations preacutefeacutereacutees

Glucose

OH en 2 equatorial OH en 2 axial

Or

OH en 2 equatorial

- lto -

Extrapolation aux polymegraveres

Les rendements radioly tiques rapporteacutes comme luniteacute deacutenergie le

rad agrave 1 gramme de matiegravere irradieacutee de deux polymegraveres le maltose

et le maltotriose sont intermeacutediaires entre ceux des formeacutee raquo ot

S du glucose

Or la conformation de la liaison glycosidique est ogt dans les deux

polymegraveres celle du reacutesidu reacuteducteur est principalement 5 (veacuterishy

fieacutee pour le maltose par chromatographic caseuco des deacuteriveacute- trishy

meacute thy 1 silyleacutes) Il semblerait donc qo tous les groupements arhy-

droglucose sont sensibles agrave leffet primaire -uils soient initia

lerert libres ou inclus dans une chaicircne gluconidique Dailleurs

dune part les meacutecanismes proposeacutes plus haut ne mettent pas en jeu

le carbone dautre part la diffeacuterence de position de 1 hydro-

xyle en t dans le glucose et le galactose eut sans influence On

doit donc tendre pour lamylose au mecircme rendement que le glucose -gt

tableau 3

ciyni CcedilH2OH

S OH A OcircH

Types de polymerisations de lamidon

amylopectine

)H OH Glucose 3 I rcsidu

^

llltlH 2 reacutesiduraquo

Kaltoeriost 3 reacutesidus

CBjO

deg J

C H2deg

CH20H CHjOH a l l o a o laquo I t roae

CHO

CH20H r i b o s

g l u c o s e

CHO

VII o mannosfl

CH 20H CH 20H CH 20H CHjOH guloae idoso galuctose taloiraquo

x y l o e c CHjOH

l y x o s e

CHO

t CH2QH

tfrytbro se

CH20H t h r eacute o s t

h Cil 20H

a l d eacute h y d e g l y c eacute r i q u o

Configuration dos ALDCSi-

- i7 -

III - ETUDE DE Lbull EFFET OcircECOJJD SE

L eacutetuje de la formatior daldeacutehyde rca Ionique agrave partir de sucirclu-

io do flu cosy a --to rrotiveacute- ir lo fait que dans 1aridor irdusi-

rou 1 avjii Jit ue -juantit or neacutegligeable deau est vrais erb la io

rcrt ro^ onsable cor me dans bullbull glucose hydrateacute d ure partie de ce - bull

-oliiL- ISMre part u - caioiC avait eacuteteacute proposeacute r-ar J ~ he r

bull Tit ^oj j t il eacutetait inter-- ant do -eacuterifier ses hypothegraveses

Le poundj ucose cet irradieacute sauf speacutecification cor traire raquo sr s-gtlu-

lion aiueuse agrave la concentra tir de C M i tempeacuterature ordinaire bull-

bull reacute seiee dair ei r la dose bullbull C i Mr ad-

Les quantiteacutes daldeacuteh malonique formeacutees sont alors beo-cou

Lus importantes aue celles et rveacutees lorsque le glucose est irradieacute

bull- leacutetat sec Cette diffeacuterence s t due agrave la tajue des moleacutecules de

jeluteacute par les radicaux radioft -es de leau (effet secondaire)

- La radiolyse de leau

Le meacutecanisme de formatio des radicaux libres de leau est encore-

incertain Toutes les th lories partent cependant de la repreacutesenshy

tation suivante de lionis- lion

rad +

0 raquo- iiuml30 + e

Ces deux espegraveces peuvent se recoisbiner et provoquer la coupure de

la l iaison 0 mdash H

e + ^ 0 + ^ H + OH

ou reacuteagir sur l eau [55 agrave 57

e + H_0 - OH + H

H^O + ItjO ~ H a 0 + + OH

H30 + OH m- 21^0

e + Iuml^O ^ H + OH

Enfin les eacutelectrons peuvent ecirctre rapidement hydrateacutes ( 1 0 - 1 1 sec) [5S]

e raquo- e~ Therm raquobull e~ aq

- i(8 -

Les espegraveces initialesreacutesultant Je lionisation de leau sont

donc H OH e~ aq

Dans un second ter-ps -lles peuvent engendrer des espegraveces moleacutecushy

laires stables

IcircOH

-r OH

Lors d i r r a d i a - i o n i eai ire 1 hydrorvrnc rjcleacuteculaire e t l e erc

-yde ihydrc t e ^ r t i i p e r t rajidere t bull ne r eacute a c t i o n er chaicircne

__y agrave 60]

Hi + OH mdash HO - ii

H + IcircLO laquo- bull 0 + OH

H + ^degs ^deg

L preacutesence doxygegravene dissous de nouvelles espegraveces transitoires

ont forneacutees

H bull- 0 2 ^ H0 2

2H0 2 raquo-2iE02 + Craquo2 OH reacuteagit avec i^O maintenant en

OH + H ^ ^ H0 2 +^0 excegraves devant H^ [57

H + OK raquo- K_0 ]

Leau pure ou satureacutee doxygegravene irradieacutee conduit agrave dec intermeacute-

diaires qui en se recombinant restituent plus ou moins rapidement -

leau de deacutepart _

Lorsquune partie des radicaux OH est utiliseacutee pour reacuteagir avec ^

un soluteacute par exemple le glucose il y a accumulation de peroxyde S

dhydrogegravene -

i

- 9 -

1 i i 2 0 mdash H + Z OH

K K + 2 0 2 H 0 2

2 HO s - Kg0 3 + 0 2

2 pound plusmn j c o s e + 5 OH raquo p r o d u i t s de r a d i o l y s e

c ^ l u c o r - e + ^ H 0 + 0

La presence de peroxyde dhydrogegravene dans les solutions io r_ r

ou agraveaicircu 1urido humide ( jgt t) irradieacute a eacuteteacute er effet mcrtreacuteo

colcagraveneacutetrie [5S] Il ne provient pas du glucose- lui-mecircme r -

en trouve pas jar irradiation agrave leacutetat sec [59] [^0]

Irflueree des conditions dirradiation et des caracteacutericti -

a - influence de la dose et de la concentration

Lors des irradiations du glucose sec ruuz avons noteacute bullbullbull

quantiteacute daldeacutehyde malonique variait lineacuteairement ave bullbullbull

pari la dose dirradiation et la quantiteacute de produit irr--

dautre part-

Les caracteacuteristiques de leffet secondaire sont sensiblerie

diffeacuterentes (fig 15 et 16)

mdash Ainsi la concentration daldeacutehyde malonj icirci crnicircl i v ^

dose et tend vers une limite Aux fortes doses dirradiai c

et aux faibles concentrations de glucose on observe de

plus une deacutecroissance Ceci peut ecirctre imputeacute agrave la radiolc

de laldeacutehyde malonique ou agrave sa destruction par reacuteaction

secondaire avec un autre produit de radiolyse par exemple

aldeacutehyde malonique - raquoraquo hydroxy-alcoyl peroxyde mdash-^ acide maionicr-

En outre la formation daldeacutehyde malonique est indeacutependante

de la teneur initiale en glucose dans un certain domaine do

concentration On peut adopter pour expliquer ces variations

une hypothegravese voisine de celle de ALTMANN [61]

- 50 -

Dose (Krad)

ir 15 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde malonique agrave partir de solutions de glucose

M 1 - concentration initiale du glucose TcggF

M 2 - concentration initiale du glucose -7mdashbull 3 - concentration initiale du glucose

2D

- 51

c j CM [ C O

oj

02

10 r2 i6-i 21G1 [Glucose] mi

figlb - Influence de la concentration initiale en glucose sur la variation de la quantiteacute daldeacutehyde malonique radiofonnee (solution eau dis t i l leacutee dose 0 f5 Nrad)

o c lu

-bull M bull i f bull u - 1

r - a r - i - a w c bull 1- bull i -ni

dcc- J i r r a d i a t i o r

^ = i(UcircH k (Pbdquo ) (oH) d eacute d u i t de raquo- (lt) e t ( 3

o o r r s c Gi d u t r _ i t u

f a ~ t e u r de c c r v e r c i c r G It r e r d c n e j t e f o r n a t i o den aux Oli G 1 - D e t i c ue~- v a l o j r i u i t i a l e u du g l u c o s e e t de P

l e - r a d i c a u x d i j i a r a i s j e n t e C ~ 1 0 ocirc e c Donc

agraveOH

7 OH =

bullpoundbull ampC e t u GOH = OH ( k g l u 0 + kj P Q )

cr GOH

en r e m p l a ccedil a n t d a n s ^

dll k a G(OH)

ltD ~ k g l u 0 + k p P 0

( g l u ) on p o c e K = k a [G ( 0 H ) 1

k g l u Q + k P 0

9- ^ j j = K ( E l u ) = K ( c i u 0 - M)

- 5 -

(glu - M) = K M d H - d (8 l uo H) car gluc - constarte

= - A ducirc (eiu0 - K)

^ glu - H = C e c o

pour D=0 K=0 C=poundiu0

15- Cpoundiu0 - Hy = giuc (e gt

U M = gluc (1 - eK D)

la representation de cette fonction est donneacutee firre

La juartiteacute de produits radioforrceacutes donc daldeacutehyde maloniyue

ivor la dose puis tend vers une limite

Le- reacutesultats expeacuterimentaux sont plus complexes et aux fortec

plusmnoir lavons vu laldeacutehyde malonique est lui-mecircme deacutetruit

Un calcul semblable permet dexpliquer lindeacutependance viocirc~agrave-

de la concentration initiale de glucose

par deacutefinition on peut eacutecrire

i amp r I u l icirc k bull (G OH) 1 dH

k1 elubdquo + le P

dapregraves 8

k G (OH) 6 GM = S i uo G M = rendement de

k glu0 + kp P 0 formation de

17- agrave - -Jpound-L_ bull _Ji_ipound G H k G(OH) k glu0 G(OH)

Lorsque gluQ ^ P Q GM est indeacutependant de la concentration en

glucose

Cest le pheacuterioegravene important traduit par la courbe theacuteorique figu

et observeacute expeacuterimentalement figure 16

G i j 0

Dose

f i r - - Repreacutesenta t ion graphique de M = J 1U 0 (1 - e~ )

Glo 0 laquop Glu 0 gtP 0

fig T8 - Representation graphique de J_ k 1 kp Po gH gTOcircET (en fonction de la concentration en glucose)

k iTOcircST + k glu0

- gt -

I l faut orf i otor ro l e ra ort r^-U-hy it- ma i oni-jue radifucircrir

lt- io t-ilaquobull-bull i rr iitgt -bullbullbull ru i r --lArab L lt-ltt laquoari a gt oree

r ^ t i c bullbull f~-bull OJ-o aug^ei i c i i ^ - t -- l nvu- v irL- f a i t

bullbull bull bull L r jr t M - i - ra o^^ av-- le r - 1 -

ni bull i- rcrt v J 3 rt i ~i l i ocirc rerre CH

ave- JI k ie 16 CH M - 1 2 c 1

Lour ad ii tier avs irra-Jiatio di iie la -j-uajLiiI- daldeacutehyde ma-

loni jue (fie- ^ ) ampJ- revanche lef fc t est iwcroocirc apregraves saturashy

tion dec solutions par le p rot oxyde dazote bdquoG qui induit la forshy

mation dec radicaux OH agrave partir des eacutelectrons aqueux (fig 22)

e aq + iumli20 raquo- K 3 + 011 k = 86 1Q 3 M1 sec 1 [63]

Lespegravece reacuteactive de 1eau responsable de la formation de 1AH

es donc bien le radical OH

- 5 -

fig 19 - Influence de la concentration en glucose sur le nombre de moles dAM radioformeacutees par moleacutecule de glucose-

- 56 -

i

j

532 1

i O a 1

i 20 bull

1 i

10 lt

i

^y 2 4 6 8 10 12 Pil

fig 20 - Influence du pH dirradiaiumliOiumli sur la formation daldeacutehyde aaloiugraveque laquo (solution molaire de glucose dose 2 Hrad)

tPieges agrave OH] m

fig 21 - Influence de la concentration de divers piegraveges P -iia libres sur la formation daldeacutehyde malonique -~u - -s - lirradiation Y du glucose en solution -olcire

1 - CH3 CH OH

2 - CCH) CE OH

3 - K Br

60 -

- 5 mdash 1

51er-

f iCcedil 22 - Evol^t io le -I-ilv^- ial^1i c x ucircaii1 ormeumlegrave ^onct ion de la conceji trat icirccr uc ^IUCQJU OU preacutesence de

mdash 1 - KbdquoQ

mdash 2 - Teacutemoin eau distilleacutee

mdash 2 - CK3 CH OK

- 61 -

kcrarrie Le r a d i c a l OH ea t connu pour ecirc t r e un pu issan t cxyia

r eacute a c t i o n avec KMn04 e s t pa r exemple l a s eu l e oj i l J

j o r t orrre ur r eacuteduc teur - Dune jjianiere geacuteneacute ra l e i l

s u s c e p t i b l e d a r r a c h e r un hydrogegravene

H K

I ^ I R C mdash 0 mdash K ^ O H raquo - H C f R mdash C C

I ^ I R fi

E rrilie busiq-je i l e s t deacutecoEposj e t le r a d i c a l C

possegravede des p r o p r i eacute t eacute s semblables

OH OH mdash HjO + 0

K K

I ~ ^ _ R mdash C mdash 0 mdash H ltdeggt0 R mdash C mdash 0 + vil

I ~ I R R

R R

I I O H + S mdash C OH R mdash C mdash 0 + K_

I

- Marquages isotopiques

A une solution 5 10 M de glucoso pH 1 1 satureacutee doxygegravene esz a c

teacutee une faible quantiteacute de ce sucre marqueacute au 1 4 C en position Cx

ou C s

Apregraves irradiation (5 Mradi 130 kradh) laldeacutehyde malonique est

seacutepareacute comme preacuteceacutedemmentraquo Les purifications du complexe ave 1 bull

sont effectueacutees par cristallisations successives dans leau et par

chromatographic de partage sur colonne de cellulose Lactiviteacute

speacutecifique eacutetant constante au cours de 5 opeacuterations on estime que

le complexe est suffisamment purifieacute

Glucose rrgtaroieacute on p o s i t i o n

11deg c r i s t a l ltdeg c r i s t a l - ^ 0 u r i i U a l i c c r i s t a l icirc e l u a t chrc-

i - a l ( n o i e s ) i bull 0 mdash - Q- V 10 - 5 10 _ - 0 06 10-

A t i v i t eacute t o t a l e VL- 0 s i Mi tes

10 o i 1 C S i j 10- J 0 1 0 t is- 10 e

- i v i t ocirc s p eacute - i - i 21 10

0 1 ) h

jucircoitioi ugrave

bull - i m a l I n o l e ocirc ) 1 1 8 E io-= 115 1 0 - 6 03igt 1 0 0187 10 - 0 05^ 1 0 _

gtbullbullbull ivitiuml t o t a l e o rs 10 minutes

o- bull5 10= i 10 s idj 1 0 - e10 10-

- icirc i v i t eacute speacute = i -3V o 1 0 iK 10 1 c iraquo 1 0 1 0 ltt 1 0 1 0

b 1 0 1 0

i ----is~iumlrt - S bull - - bull bull - -JIuml l ^ 1 5lt

La r a d i c l y s e i n t e r n e e j t i c i neacute^IigeaLiO levant c o l l e p rodui te r-ar

le rayonnement car l a juantivl- Jali-Shv-Jc- ralor i ^ e ferrreacutee ir

i r r a d i a t i o n 7 e s t t r egrave s s^ i icirc r i eure gt e ucirc p glucose j e

Les bull amprOto rer-reacute^prrTit rraio-iq^e contenant l e carbone rcarqueacute -n-t bullbullbull-i- - - LJvemert de 8 igt e t

10 icircioir 1^ -lLiBaiiumles a ldeacutehydiqje e t a l c o o l i q u e

P ropos i t i ons de ae--ajd^mea

ues meca-Jpoundr5 voa r -_-

i-i-jpound lt--v-2- -Liri T L

v l a i t que- l-Mg-^t ^ t i

viuml-ovoja^ pour l a r a d i o l y s e en mi l ieu

-bullelle en s o l u t i o n en tenant compte

r a d i c a l -OH de l e a u

- 63 -

On peut concevoir que lattaque du radical OH conduise agrave

chement de H- sur lhydroxyde du carbone t

H OH

Y CHOE I CKOH

I HCO^K iO

CK OH

1

H OH -C I CHOH I CHOH

HCO I

mdashCH I CJLOH

II

Le rearrangement du radical II aboutit apregraves rupture de la

C mdash C au composeacute III

H OH

-V CHOH

H C amp + 7 kcal

mdash-c

I CHOH i CHOH

CHjOH II CHCK III

te composeacute III peut ensuite eacutevoluer agraveampns deux voice digegravere1

H ^0

I

a - Hydrolyse de la liaison aceacutetalique

CHO

CHOH

__ CHOE CHOK

COM

CEO

CKOH

CE OH

IV

l

H OH C

_ II

v- 2 C bullbull=lt-

Laiiic - i et cr suite rOcej^aire dc

-ur ie carl-o-e c du r a d i c a l V c e t t e

j i t d i rec te-re c o i t ar i i t e r n eacute -

cc

c

CHC

ci-

ildeacutehyde r-aicrirje

rc conditions expeacuterimentales to de laldeacutehyde ralonique sont

i icr-eacutes i partir de lextreacutemiteacute aideacutehydique

Counure horolytiaus de la liaison acetaliccedilue

Le radical III pourrait aussi conduire apregraves coupure horcolytique

de la liaison C mdash 0 heacuteniaceacutetalique sercolable agrave celle postuleacutee en

rrilieu solide s la forme eacutenolique de laldeacutehyde nialonique

K 0)

l c I

CHC i I CHOK CKO

CKO

omdash-mdashOH

CE OH

III

8h kcal CH I CKOE

- 6J -

CHO CHO

I I bullCHOK laquo- CH

f 1 ltCHOli CKOH

XII XIII

lit-rai responsable de la formation ugrave partir de bullbullbull-

rLi al tccli ie I riucose de seulement 0 de laldeacutehyde- r-~

Or p e t er effet penser quen milieu liquide bullbull

r aux pi extrecircmes lhydrolyse est plus facile

la -jeupure horr-dy tique

biccussion

Le-iuml variations de la concentration en aldeacutehyde mala ni que ob^t rv----

en fonction de la dose dirradiation et de la concentration e -

bullcse sert compatibles avec tout node daction indirecte

Lee effets de xalcooi du bromure de potassium et du protoxy-i--

d --ote ronf irment i attaque initiale des radicaux OH

linfluence de loxygegravene est nulle et ce gaz nest pas impliqueacute

dans lexplication des rcecanisres

I] est difficile de comparer les rendements raaiulj tidies du glushy

cose du mannose et du galactose les pourcentages relatifs dej

formes or et 9 eacutetant diffeacuterents en solution dans leau

En milieu basique la stabilisation de la forme eacutenolique de lalshy

deacutehyde malonique peut expliquer le rocircle favorisant dune eacuteleacutevation

de pH

En conclusion les meacutecanismes proposeacutes ici sont assez diffeacuterents

de ceux deacutecrits par Scherz Nos reacutesultats expeacuterimentaux ont montreacute

en effet que dans les conditions dirradiation utiliseacutees (solution

dilueacutee pH eacuteleveacute) laldeacutehyde malonique provenait contrairement agrave

lhypothegravese de cet auteur principalement de lextreacutemiteacute aldeacutehydique

du glucose

- CC -

- Extrapolation aux polymegraveres supericirz (fipound- 2)

La comparaison des re demets Ju glucose du rraltose et du maltti-

trio^e net e eacutevidence le roio Au r^rb^nc i

Lorsc- roi -vi o-t xrri li ]eacute in la lai^oi pound lycos i il j e il ny

a plu s pe_- it i 11 teacute d at tu e r ar 1er r in aux Li je eau corrt-

il est oslieacute dans les meacutecanisme- deacutecrits r 1J- ha-it

Seul lej cyles A correspondant bull 1 ex i reacuterri teacute rcr reacute iuc t ri -e

chaicircre irrite cdiraieit i laldeacutehyde rralcri pjc (ne hydre lye

de la liaison jlycosidique serait neacutecessaire) Jre f ra bull tio Je r

dicaux CH Je leau part ici erai t r le y-le E C - d autr-s

reacuteactions et eraii or censeacute ueje LIA Li lisat le - ia [reduction

daldeacutehyde rraionisue -iui deacutecroicirctrait e fonctic de la lorQuer

la chaicircre

Jre extrapolation ugrave 1 any lose condi t ugrave admet tre vc leffet bull-bull

condaire serait donc neacutegligeable Ceci cat en accord avec les reacuteshy

sultats obtenus sur lamidon irradieacute agrave leacutetat solide pour lequel

les concentrations agravealdeacutehyde malonique r augmentent pas aux forshy

tes humiditeacutes contrairement agrave ce que lon pourrait attendre de

1effet secondaire

Dans 1isomaltose les carbones 4 des deux cycles sont libres et

rien nempecircche quapregraves hydrolyse ils participent tous deux agrave la

formation daldeacutehyde malonique cest ce quon observe en effet

expeacuterimentalement

67

fig- 23 - Irradiation du glucose et de ses polymegraveres en milieu liquide agrave diffeacuterents pH

1 - glucose

2 - maltose

5 - maltotriose-

oi^h^-uirifmdash

te rr--t lti J u b i

i _a JOI-bull i bullbull l-it-hyis rraiori _bull = oer est ajouta -J volume

A_-ide d thiobarbiturique 072 g

Acide trichloracitique 1 y g

1^0 QSP 100 ml agrave 20degC

Arregravef chauffage agrave 6CdegC pendant 60 irn le meacutelarge est refroidi et

lu densiteacute optique agrave j32 rn est lue agrave laide dun spectrophoto-

mttre Optica CFt R

EVAPORATION DE LALDEHYDE MALOKIQUE

Laldeacutehyde malorique est seacutepareacute ainsi que tous les produits de

radiolyse volatils par evaporation sous vide agrave ^ucircdegC et piegeage

agrave -TS6degC (fig 26)

La solution est preacutealablement acidifieacutee par 2 ml HCL

- 69 -

qgSTALLISAilOi DU COMPLEXE

Le- -urj IP-XC ATB-AM r eacute c i i t e c o u s ic r rce -le p a i l l e t t e s d eacute c

^J^-L uprucirc i a c i d i f i c a t i o n (HCL lt m l e t r e f r o i d i s s e r c e r t -ie

bull-iorr a r j e - j r c ^ I i e s t e n s u i t e f i l t r eacute s u r v e r r e f r i t t e H C t

JHtfCKATUuiiAiiilE

J bullbull 2- bull bull bullbullbull bull i Uo- a o i i U icirc L O _oro i c r e

bull i a v bullbullbull 1 bullbull c e- f i non a r t i bull J I O ^ s e n t eacute l i - i n eacute e s

icirc-e a v-- bull 1- i e u i a -bull= gt r J e deacute - a r t a t i c

c u i -bull--- lt iy irp l e x t- bdquo o n t a_L xiquCC-r ^ ic-

bullie taille aj ro rieacuteo aux quantiteacutes agrave purifier Un lavage gt

i iric I AT5 te lCA ei egttc-G et diverc produits de raJic

Le Oi ugte ~Lt ensuite -JluC par u ir-eacute lange ea - ampiumltce

mdash mdash Par compteurs type GEIGER KULLER les solutions ( C C bull=

iz eacutevarcreacutees agrave laide ciun eacute iradicircaeur sur des coupelle i -

niriurr Ces d e m i Ore dont introduites dans lappareil e bullbull

tauje ett automatique

Par scintillation liquide Apregraves oxydation dans un four agrave catiy

le C0 marqueacute est recueilli dans pound0 ml du meacutelange suivant (fir bull

Pour un litre

220 mi dalcool meacutethylique (solvant)

330 ml de pheacutenyl-eacutethyl-amine (fixateur de C0 S)

fOO ml de toluegravene (scintillateur primaire)

7 g de Butyl PBD (scintillateur secondaire)

pu ml deau (solvant)

Lactiviteacute est mesureacutee par scintillateur liquide

PREPARATION DALDEHYDE MALONIQUE POUR ETUDE EN LUMIERE UV

Laldeacutehyde malonique teacutemoin est preacutepareacute par hydrolyse acide du bis-

dimeacutethylaceacutetal du commerce (10 ml de solution molaire dacetal

2 ml HCl concentreacute chauffage agrave 30degC pendant 60 mn) (fig 24 - 25)

- 70

fig Zh - Influence de la concentration en acide sur lhydrolyse du bis-dimeacutethyl aceacutetal de laldeacutehyde malonique (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique agrave 267 ira)

- 71 -

fig- 25 - Influence du temps de chauffage agrave 600 sur la formation daldeacutehyde malonique par hydrolyse acide du bis-dimeacutethyl-aceacutetal (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique

267 ara)

ro c IUgrave-U -iu bull c a lt-T ur e^ ^Oucircte-bullbull-- bull - UL Zul i o bull bull bull

To IOiit agtregraves chauffage i^^C agrave I ocirctuve ^ojjj^^i i h e a r e r

ADUIIIC -ii- x-^r

t i l e e s t oifLCicircueacutee j ^ r

a) lyoLhplusmnlXLnzij bull icirc- ^ e l a ^ e tie icjij de ] lii-oae e t do KBr

t J -lplusmnlirO JX ougt2rcs

- 73 -

DIFFERENTES FORMES CRISTALLINES DE GLUCOSE

Glucose du commerce (Prolabo) anhydre ou monohydrate

Sirop de glucose eacutevaporeacute sous vide (20 mrr Hg 30degC) agrave laide dun

rotavapor Biiumlchi ou dans un dessicateur en preacutesence de P_Ofl

Glucose lyophiliseacute agrave laide dun appareil Sogev type Subii-i

CHROMATOGRAPHIES GLC

Preacuteparation des deacuteriveacutes trimeacutethylsiJyleacutes Le sucre J5 mg) est

dissous dans 1 ml de N N dimethyl formamide qui a our proprieacuteteacute

nous lavons veacuterifieacute de conserver la configuratio anomerique La

silylation est reacutealiseacutee par 1 ml de N 0- bis-tri-ieacutethyl-silyl-

trifluoro-aceacutetamide O de trimeacutethyl chlorosila _e) Le deacuteriveacute obshy

tenu est susceptible decirctre chrouatographieacute en aase gazeuse

Chromatographie La chromatographie est effectue sur colonne SE 30

(2 m 18 de pouce) par eacutelution isotherme (c onne 200degC injecteur

250degC deacutetecteur 250degC) agrave laide dun chrom ographe F 30 Ferkin

Elmer

pH DIRRADIATION

lgtc TgtH -cyous sont nxeacutes par des tampon phospnate 05 M et les

pH extrecircmes sont obtenus par addition e soude ou dacide chlorhyshy

drique -

NOTA Le pH varie tregraves peu (lt 1 pIT en cours dirradiation dans

ces conditions

Vide primaire Coton de virra

Azote

liquide

(-1B0raquo Ciuml-

f

riuml 11

sp

l i Soj-ution U C - Glucose _ -

Agitateur bullbullgnetiqua

MEGE I I PIEGE 2

fig-26 - Meacutethode dextraction sous pression reacuteduite des deacuteriveacutes volatils scheacutema de principe

- TJ -

agrave Mlaquoraquoi|tugtl control (-were)

D D

f i g 28 - Meacutethode doxydation des composes marqueacutes ( intertechnique S A I l l bullcheacutema de principe)

- 76 -

CONCLUSION

Au cours de ce travail nous avons vu que laldeacutehyae malonique

Dcuvait ecirctre formeacute directement par irradiation du glucose sec ou par

1intermeacutediaire des radicaux de leau lorsque cette derniegravere eacutetait

preacutesente

Les meacutecanismes reacuteactionnels que nous avons proposeacutes ne sont sans

doute pas la traduction exacte de la reacutealiteacute mais ont lavantage decirctre

en accord avec les reacutesultats expeacuterimentaux

Leffet direct conduit agrave une production daldeacutehyde malonique proshy

portionnelle agrave la dose indeacutependante du deacutebit de dose de la temshy

peacuterature dans un vaste domaine de la preacutesence doxygegravene et de

leacutetat cristallin du glucose En revanche la teneur en eau et la

forme anomeacuterique du glucose jouent un rocircle important Par marquage

isotopique on a pu montrer que les deux extreacutemiteacutes de la moleacutecule

du glucose participent agrave la formation de laldeacutehyde malonique

Lextrapolation aux polymegraveres lineacuteaires (maltose maltotriose) met

en eacutevidence lindeacutependance du rendement de radiolyse vis-agrave-vis de

la liaison a 1 - 4 et permet de penser quil tend vers celui du

6 I ^ u i i c ugraveo110 i camelo te

Leffet indirect est lieacute agrave laction des radicaux OH de leau Il

se manifeste lorsque le glucose est irradieacute agrave leacutetat suffisamment

hydrateacute ou en solution Dans ce dernier cas et en accord avec la

theacuteorie geacuteneacuterale la concentration daldeacutehyde malonique est indeacute-

peacuteiiugravecujLt de la concentration en glucose dans une large mesure et

ne varie pas proportionnellement agrave la dose Loxygegravene est sans inshy

fluence notable mais on observe une forte activation aux pH eacuteleshy

veacutes Lutilisation de 1 4 C a permis dattribuer agrave lextreacutemiteacute aldeacute-

hydique du glucose lorigine de la plus grande partie de laldeacutehyde

malonique La polymeacuterisation du glucose par liaison 01-4 entraicircne

une diminution du rendement radiolytique Ainsi leffet indirect seshy

rait neacutegligeable dans lamylose

- 77 -

Il serait inteacuteressant pour continuer ce travail dextrapoler DX

polymegraveres plus eacuteleveacutes en utilisant divers polyholosides obtenu t ajregrave

hydrolyse meacutenageacutee de lamidon par chromatographie sur biogel jampr

exemple

Quoiquil en soit on a pu mettre en eacutevidence agrave propos de la forshy

mation daldeacutehyde malonique des diffeacuterences de comportement di rlucjo

vis-agrave-vis du rayonnement ionisant selon ou il est libre ou irccrrcr-icirc-

dans une chaicircne glycosidique Ceci incline agrave la prudence danc 1-JZ-J~

polation au polymegravere des reacutesultats trouveacutes sur un monomegravere

- 78 -

ANNEXE

Nous rappelons ici les uniteacutes utiliseacutees en radioactiviteacute et

nous indiquons leurs eacutequivalents biologiques geacuteneacuteralement fondeacutes

sur les effets que produisent les radiations ionisantes dans lorshy

ganisme

On trouvera les mesures pratiques fort bien deacutecrites dans la

thegravese de Monsieur Jean MORRE deacutejagrave citeacute

- 79 -

UNITE DACTIVITE

Le curie (Ci) Le curie caracteacuterise la source eacutemettrice

La masse de radioeacuteleacutement pour une activiteacute de 1 curie est tregraves

variable

mdash 3 tonnes duraniur 3S

mdash 09 rg de cobalt 60

mdash ^3 microgrammes dor 198-

Ceacutetait dabord lactiviteacute de 1 gramme de radium- Officiellement

cest la quantiteacute de tout radioeacuteleacutement dans lequel le nombre de

deacutesinteacutegrations est de

37 x 1 0 1 0 par seconde

Lactiviteacute massique ou speacutecifique est lactiviteacute par uniteacute de

masse dune substance consideacutereacutee Elle sexprime en curiegramme

ou en ses sous-multiples

UKITE DEXPOSITION OU DE DOSE EMISE

Le roentgen (R) Il caracteacuterise un faisceau de rayons X par ionisation

provoqueacutee dans 1air

On mesure ici la charge eacutelectrique transporteacutee

1 R = 2083 x 10 9 paires dions par croa dair

1 R = 16 x 101 paires dions pa granirc d air

1 R = t Ues cm3 dair = 770 Ues gramme dair

1 R = 677 r 10 e MeVcm3 dair standard

1 R = 0838 rad

1 R = 524 x 10 7 MeVg d a i r = 52 x 1 0 1 3 eVg d a i r

1 R = 0107 ergcm 3 d a i r = 869 e rg g d a i r

1 R = 93 e r g g d eau ou de t i s s u s v i v a n t s

- 80 -

UNITE DE DOSE ABSORBEE

Le rad Internatic nalement 09^3) raquo c est luniteacute de dose absorbeacutee-

Elle est fonction des caracteacuteristiques du champ de radiation o~

point consideacutereacute et de la composition eacuteleacutementaire do la natiegraverishy

en ce point

Elle est eacutegale agrave une eacutenergie diviseacutee r-ar une ira se

Indeacutependamment du temps passeacute agrave ceacuteder leacutenergie

1 rad = 100 t g de matiegravere quelconque irradieacutee

s 01 joule par kilogramme

La valeur du rad est sensiblement eacutegale agrave leacutenergie libss-bull- bull_--

de leau (ou des tissus mous irradieacutes) par an faisceau io r-yz X

tel que lexposition soit de roentgen

On peut se servir du rad avec des rayons X gamma neutre bull-bull-

trons protons

Remarques A une exposition de 1 roentgen correspond ure dose

absoijeacutee de

mdash 0869 rad dans lair

mdash 09S rad dans les tissus mous

mdash 08 agrave 097 rad dans leau pour des rayonnement

deacutenergie comprise entre 10 keV et 3 HeV

Si une chambre dionisation a donneacute pour des photons deacutenergie

infeacuterieure agrave 3 WeV agrave un certain endroit dans lair une exshy

position de 1 roentgen le corps humain agrave la mecircrce place receshy

vrait 096 rad

ME5DRES BIOLOGIQUES

Le LET (Linear Energy Transfert) 1 keVmicron deacutecrit leacutenergie

deacutepenseacutee drns les tissus en fonction de la longueur du parcours

LEBR (Efficaciteacute Biologique Relative) = I rayon X de 250 keV

dionisation speacutecifique de 100 paires dions par micron deau ou

de tissue Cest une ionisation speacutecifique-

- 81 -

Le REM (Radiological Equivalent Man) = effet biologique ducirc agrave

labsorption de 1 roentgen de rayons X ou gamma

Un rem = 1 rad X EBR

= EBR e rSEcirc d e tissus

Mesure indispensable agrave leacutetude de certains paramegravetres telles la

radiosensibiliteacute cer luniteacute pratique utiliseacutee pour les vashy

leurs de radiorrotec t _-i

Si lon connaicirct la dose absorbeacutee on peut passer acirc la notion

deacutequivalent de ucirczr2 en pondeacuterant la valeur trouveacutee par un facteur

exprimant le risque relatif correspondant agrave la qualiteacute du rayonshy

nement

Cest le facteur de qualiteacute FQ relieacute agrave la densiteacute des pheacutenomegravenes

eacuteleacutementaires dionisation et dexcitation au voisinage du parcours

de la particule chargeacutee

REM = RAD X FQ

Le rem correspond au risque encouru par un organisme huma_n ayant

reccedilu une dose de 1 rad de rayons X ou gamma

PRINCIPALES VALEURS DE FQ

Rayonnements FQ

X gamma 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale gt 003 HeV 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale lt 003 MeV 17

Neutrons thermiques 3

Particules infinies naturelles protons de faible eacutenergie neutrons rapides 20

Noyaux lourds de recul fragment de fission 20

Une personne soumise pendant un an agrave un flux de neutrons thermishy

ques de 700 Ncm asec recevrait un eacutequivalent de dose de 5 rem

laquelle est la dose annuelle maximale admissible fixeacutee pour la

cateacutegorie de travailleurs dits directement affecteacutes agrave des trashy

vaux sous rayonnements

- 82 -

Le rem est leffet biologique de 12 g de radi-m 226 agrave un megravetre

pour les tissus exposeacutes pendant une heure

Outre la quantiteacute deacutenergie ceacutedeacutee agrave la matiegravere irradieacutee il faut

tenir compte aussi du temps neacutecessaire pour deacutelivrer cette eacutenershy

gie

Une mecircme dose provoque des effets moins graves si elle est eacutetaleacutee

dans le temps Si le temps est suffisamment long une dose mecircme

importante narrive jamais agrave provoquer des effets dits seuils

Les normes de seacutecuriteacute (ou) doses maximales admissibles sont resshy

pecteacutees si lon calcule agrave lavance le temps de travail maximal

en preacutesence du rayonnement

En prenant lheure comme uniteacute de temps on aura

mdash deacutebit dexposition = en Rh

mdash deacutebit de dose absorbeacutee = en radh

mdash deacutebit deacutequivalent de dose = en remh

EFFETS SUR LORGANISME DEFINITIONS DES LOUES

Dose Maximum Admissible cest la dose totale de radiation reccedilue par

un individu et jugeacutee incapable de causer des troubles appreacuteciables

au cours de lexistence Elle varie sil sagit de la seacutecuriteacute inshy

dividuelle dune petite ou dune large fraction de la population

Concentration Maximum Admissible Elle repreacutesente la concentration de

chaque radioeacuteleacutement dans leau et dans lair qui apregraves obtention

dun eacutetat deacutequilibre dans le corps de lindividu qui la ingeacutereacutee

ne donne pas une irradiation corporelle totale deacutepassant une vashy

leur de 03 rem par semaine dans lorgane critique (organe le plus

sensible agrave ce radioeacuteleacutement)

- 83 -

Officiellement la CMA dun radionucleide est lactiviteacute volumique

de ce radionucleide dans lair inhaleacute c dans leau de boisson

qui pour une inhalation ou une ingr -ion exclusive et continue

entraicircne leacutequivalent de dose maxi al admissible au niveau de

lorgane critique lorsque leacutequilibre est atteint ou apregraves cinshy

quante ans dans le cas de radioeacuteleacutements agrave peacuteriode effective longue

Leacutequivalent de dose est deacutefini pour les besoins de la protection

Cest le produit de la dose absorbeacutee par le facteur de qualiteacute

le facteur de distribution de dose et dautres facteurs adeacutequats

bull C H mdash C H -I I

UN Off

- C - C H -I I

OHOH

H C - C H - C H mdash C H -I I I I OHOH OH OH

CHmdashCH-CHmdashCHmdash i I I I bull OH OH OH OH

bullCHmdashCHmdashCHmdash OH- CHmdashCHmdashCHmdashCII- CHmdashCH=CHmdash 0 - + 1

bullC-

1 1 raquo II 1 1 II OH OH 0 O- OH O

Meacutecanisme proposeacute par H SCHERZ

iIV3~SITS LE E2CIT t 3 C C r i l

HT ESS SCIZICSS

U K - A S 3 E L L 3 H I

- bull bull -23 _ _ D E _ _ 3 A _ -icirc_sos

agrave 5- ^ ~ VF

Le Vico-yreacutesident de lUniversiteacute

Universiteacute de Droit dEacuteconomie et des Sciences

A I X - M A R S E I L L E III H - DUSSARDIc2

FACULTEacute des SCIENCES et TECHNIQUES 1raquo SAINT-JEROME Rue Henri Poincar 13397 MARSEILLE CEOEX 4

81raquo -

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Imprimeacute par le Bureau de Documentation

CENCADARACi1E

Page 20: ETUDE DE LA FORMATION DE L'ALDEHYDE MALONIQUE AU COURS DE

Mais le fait dintroduire un marqueur radioactif dans u

-icircgt- L-icirct-gtTo ire radiolyse interne qui sajoute agrave celle rov

irradie tiu Ceci rous aregravere donc agrave faire une correction ^ bull

ltbull a- ti vite eacuterif i-e cor res oidart agrave la seule irradiation cz

NY-u a bullbullbullbull- ai srd Tx-ur i aldeacutehyde calonique provenant de la

Jicije u- ~amp-re ex teacute rieure - loue avorr ensuite mesureacute laldocirc

-rirjo total la difference CJS done laldeacutehyde produit ar

j- o cxti-rrc- ojle Cclt activiteacutes sccedileacutecifi--es sont rarpcrtO--

a- k-l-o J e deacute art

I _ MISS EN EVIDENTE DE LALDEHYDE KAgraveLC-IQUE DAiiS LE bullbulliLIXOSE

IRRADIE DEFIITIC- DEQ SSLX EFFETS DE RAiI0LIuml3E

_e Rf de rci^raticn Jr euii iideg do jiiico doc ^om lox^j OL tbull-

bullbull partir du glucose irradieacute ot ie laldeacutehyde maloi ue teme-i ot

E cur re de rar sa forme eacuteioiiie laldeacutehyde raicirc oriie ab~

crce e lumiegravere violette [5^]- Le r ax i mur d abc or tier 01 milieu bashy

sique e iue = 2c m ( roeiTirieri d exi tion moleacuteculaire

27 0 ~ cm - 1 j et agrave 2HH r~ cr mille aide Le spectre Itruviclet

du glucose bullrrayieacute preacutesente les mecircmes caracteacuteristiques (fig- 9) raquo alors

que le glucose teacutemoin nabsorbe pas dans cette reacutegion

Ces reacutesultats montrent ue laldeacutehyde rralcniqije cet iriicc-ta-

blemert preacutesent dans le glucose irradieacute Pour les eacutetudes quantitatives

nous avons utiliseacute la mesure de labsorption agrave 532 nn du complexe ATB

meacutethode simple et reproductible

Les reacuteactions de radiolyse peuvent ecirctre initieacutees de deux faccedilons

Soit directement par distribution de 1 pijic agrave la moleacutecule elie-

i-ecircme (cest leffet direct encore appeleacute primaire) soit indirectement

par la formation agrave partir de leau de radicaux hautement reacuteactifs qui

agissent ensuite sur la moleacutecule de soluteacute (cest leffet indirect enshy

core appeleacute secondaire) La teneur en eau de lamidon industriel eacutetant

relativement eacuteleve (13 ) les deux effets doivent se superposer au

cours de lirradiation f est la raison pour laquelle nous avons eacutetushy

dieacute le meacutecanisme de formation de laldeacutehyde malonique dans le glucose

irradieacute sec ou en solution

100

30

60

40

20

i i | i i i I | i i

50

I II I I

i H laquo

150 2 0 0

i l

250 3 0 0

fig 8 Spectre de masse du complexe aldeacutehyde alouiquo icide Uiioharbitiri

Speotromegravetre ugravee masse L KB 9 000 Ocirc entreacutee direct T^ - - -itO0

ig 9 - Spectre UV du glucose irradieacute 1 - traceacute en milieu acide 2 - traceacute en milieu basique

KIVLfc JE I tKFE PfclKAcirclki

I --bull i-re C gt 0 e rroies dald--hy ie ^

(-IiiCoucirc ltt jar ireacuteccedilarad

Influence de la nature du Kaz

Le rerderent radiolytique en aldeacutehyde ra

ugraveart de la nature de latmosphegravere dans 1

glucose en cours d i rradiat ion En part i

doxygegravene n est pas neacutecessaire agrave la reacuteac

- Influence de la tempeacuterature

On nobserve pas de variations dimportance ro

tempeacuterature dirradiation dans le domaine 0degC

vancicircie au-dessous de 0degC la teneur en aldeacutehyt

plus faible comme elle lest dailleurs pour

tie des produits de radiolyse de lamidon Il bull

dans ces conditions les radicaux libres former

moleacutecule de glucose se recombinent rapidement

glucose rad -raquo-B + H recombinaiscn

T 2 50 750 125 0 Dose krad

fig 10 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde raaloiique

y^- Premiegravere seacuterie de mesures bull Deuxiegraveme seacuterie de mesures

Apregraves irradiation le glucose est dissous en concentration molaire dans de leau distilleacutee

Temp uc +00

fifjll - Influence de la tempeacuterature d malonique radioformee

bullPremiere sirie de mesures bullDeuxiegraveme ceacuterie de mesures

irradiation sur la quantiteacute daldeacutehyde

i COC L- vla _ i W

bull-bull gt - - - U - U L i bull lt

bull bull bull - bull bull _ bull bull bull c r i o y -

-aitre iuml a u t a i t i l - i inu c r t a r t e

bull- v o v - i i r- - bull - -OJ-

L ara y x gte c bull re 3i t

i V----- r e Lrv- ij a bull_bullbull-

= -irT i v ie laquoa t i t v bull- -iv J pound -bull JCI1 e r a d i o f c r r v 5 - en

_ e t (bull - r pound oa - - - o- bullbull -o i or a r n b l e e = e e l --c

a - i i ^ ] - ampl -poundbullbulllaquo OLVOL rof i - t -o r a u c-noJIcirc t i o r J e deix

bull aa- - - t - c -

- -1 bull -e - e bull r eacute cdV-rac a j x j u M e Jiuniiii tC- a t t r i -

iil v agrave bullbull t a b i i ^oi-e t i e ia i - v hyror--i- e t re I C J h y d r o -

1 bull- i-j co u t -ox Je e a u CC-J l i a i s o n s r - e r n e t t r a i e n t

AIU j a r t l e t r a f e - t ci eacute no r e i t le 3 i r o l e ^ u i e s a c t i v eacute e s agrave l e a u

t_ r icirc amp i t r e j a r t une p a r t i e de l eacute r e r r i e r e ccedil u e s e r a i t a b n o r b eacute e

r l u ^ r r Jr tur ir

ltt r a n s f e r t agrave l e a u

r a d i o l y s e

rjj-t bullbull_bull agrave e s l i a i s o n s h y d r o g egrave n e

I ig12 - Influence de deux mois de conservation de glucose irradieacute sur le spectre en lumiegravere visibleapregraves reacuteaction avec lATB 1 - Tempeacuterature de conservation + 30degC 2 - Tempeacuterature de conservation 0degC 3 - Tempeacuterature de conservation - 40degC

DO

53

2

f

05 laquo

03- ^y

01-

1 10

1 3 0

H u m i d i t eacute (

fig-13 ~ Influence de lhumiditeacute du glucose sur la quantiteacute daldeacutehyde maIonique radioformeacutee

- 27 -

Les radicaux de leau pourraient eacutegalement particix-er agrave leffet

protecteur en donnant par recombinaison le glucose de deacutepart ou

on modifiant 1 eacutevolution des radicaux mis en jeu laquoans la formashy

tion de laldeacutehyde- Cot aspect sera eacutetudieacute ulteacuterieurement avec

le rocircle des OH-

mdash U effet activateur preacutepondeacuterant aux teneurs en eau eacuteleveacuteer

correspondant agrave ce que lon deacutesigne par effet secondaire et at-

trifcuable aux radicaux de leau hautement reacuteactifs

radiation V glucose raquobull aldeacutehyde nalonique + autres produits de radiolyse

[radicaux intermeacutediairesmdashaldeacutehyde malonique + autres produits de radiolyse

f - Influence des piegraveges agrave radicaux libres

Laddition de K Br supprime les radicaux OH de leau formeacutes en

cours dirradiation La teneur en aldeacutehyde malonique est alors

constante pour des teneurs en eau comprises entre 0 et 75

g - Influence de la structure cristalline du glucose

La structure cristalline du glucose irradieacute contrairement agrave ce

qui a eacuteteacute observeacute avec laciditeacute radioformeacutee Q53]ina pas dinflushy

ence sur la quantiteacute daldeacutehyde obtenue On peut penser que les

diffeacuterences observeacutees entre les formes anomecircres du glucose ou eacuteii-

tre les divers sucres isomegraveres lorsquon effectue les irradiations

agrave leacutetat solide sont effectivement dues agrave la steacutereacuteochimie relative

des groupements hydroxyle

h - Influence de la configuration anomeacuterique du glucose (fig 14-)

A leacutetat solide le glucose 3 conduit agrave un rendement radiolytique

16 fois supeacuterieur agrave celui du glucose commercial qui est constitueacute

principalement de forme a comme nous lavons veacuterifieacute par chromatoshy

graphic en phase gazeuse des deacuteriveacutes trimeacutetfaylsilyleacutes

532 Longueur donde nm

^ i n uo-nerl re ri- o - r u ie arit-- -i a iagraveocirchyie na loni rv i i iofcrraeacute

t i^coo 0

^

CH2OH

tfUgrave Cs-^mdasho

r ~- L CHOH

HO^C 3 amp H OH

D-G111CQSE

CHOH CH2OH

anomfere (3 bull X _4Bnm_ere o-

Mar Liair-2 isotopiques

Cec cxjl-rierces nous ont conduit agrave travailler dans des corciii-

ii re ot pas rigoureusement anhydres puisque les composeacutes -

-- - o-i livreacutee er solution aqueuse Mais avec 10 dhuiriditv

-i ours lapparence physique dune poudre et la figjre S bull

ratre ue le rocircle de ces 10 est faible sur les proportion

jeacutehyde malonique radioformeacute

le coiution de glucose marqueacute (Cj ou C s ) est incorporeacutee de fa-

] lus homogegravene possible agrave du glucose froid anhydre la teneur

eau finale est de 10 le meacutelange est ensuite irradieacute agrave 0 Er-

Apregraves dissolution distillation sous vide et purification par v-

tnatographie du complexe avec lATB les concentrations en aldeacutehv

ma]onique sont mesureacutees en moleslitre par colorimeacutetrie (D0- gt

du complexe ATB) en se reacutefeacuterant agrave une courbe eacutetalon les activit

deacutetermineacutees par scintillation sont exprimeacutees en coups par 10 m

al de solution Capregraves deacuteduction du bruit de fond)

- 30 -

[As (malon)l As (glu) J A

nb coups Lactiviteacute speacutecifique As Crnalon) = des eacutechantillons

nb de moles est pratiquement constante au cours des trois derniegraveres opeacuterations

le complexe eit donc suffisamment purifieacute-

Or deacutetermine eacutegalement lactiviteacute speacutecifique As (gluj du glucose A devrait repreacutesenter la fraction dal-

JA deacutehyde malonique provenant de lextreacutemiteacute du glucose marqueacute (1 ou 6)

Cependant nous lavons vu le glucose est le siegravege dune radiolyse

i terne par les particules de lisotope radioactif- De laldeacutehyde

malonique marqueacute est susceptible decirctre produit en quantiteacutes daushy

tant plus importantes que le stockage avant irradiation a eacuteteacute plus

long Il ne perturbe pas de faccedilon appreacuteciable la densiteacute optique

agrave 532 n-m- (le glucose marqueacute est en quantiteacute neacutegligeable) mais

augmente lactiviteacute et par suite lactiviteacute speacutecifique

Afin de calculer le terme correctif du glucose marqueacute est ajouteacute

agrave du glucose froid deacutejagrave irradieacute dans les mecircmes proportions et les

mecircmes conditions que preacuteceacutedemment Laldeacutehyde malonique radioforme

non marqueacute est utiliseacute ici comme entraicircneur et on mesure lactishy

viteacute speacutecifique du complexe purifieacute que lon rapporte toujours agrave

celle du glucose pour tenir compte des fluctuations de marquage

|As (malon)|

[ AE (glu) J = B B

bull Cest en fait la diffeacuterence A - B qui repreacutesente la fraction dalshy

deacutehyde malonique formeacute par irradiation provenant de lextreacutemiteacute

eacutetudieacutee de la moleacutecule de glucose

Les reacutesultats sont rapporteacutes dans les tableaux 1 et 2

On peut en conclure que lorsque le glucose est irradieacute agrave 3 eacutetat soshy

lide agrave la teneur en eau de TO semblable agrave celle de lamidon inshy

dustriel 23 de laldeacutehyde malonique sont issus de lextreacutemiteacute alshy

coolique et 13 de lextreacutemiteacute aldeacutehydique- Aux erreurs dexpeacuteshy

rience pregraves la somme des fractions corrigeacutees est eacutegale agrave 1

Tableau ndeg 1

Glucose J C B

Teacutemoi El rradieacute

Chrolaquoatograpnie Ndeg 1 2 3 i 5 1 P 3 k 5

Concentration de leacuteluat 365 k8 bulla 237 86 155 6 81 15 x 10 mml

1er comptage corrigeacute 597 596 5gt2 258 31it 5668 2336 3152 4950 coups10 m

2egraveme comptage corrigeacute 599 ^95 53 223 30H 5658 2259 2758 52t3 coups10 mn

Activiteacute speacutecifique 1 16 12ltt 12 111 362 365 389 389 328 x 10- coupe10 mnm

Activiteacute speacutecifique 2 161 103 12 9ltt 350 365 376 3raquo0 ii 9 x 1C- coups10 mnm

Rendement total 60 33 7 E 53 20 10 E

IV ne ugravet J ^rrcc lion

ionibrc do ^oupjiO mn tour 0 rj iicoce Jo deacutepart

A c t i v i t eacute opocircciiiiue on coupunio Lev 0 ru du ^lucoiio -k iucircparl -

A c t i v i t eacute speacutec i f ique moyenne do 1 a Lileacutehy malonique p u r i f i eacute (coupanolc 10 mu) raquo t o 9

Propor t ion As mal or

AJ g l u

l-ro

Ai rrjaJu

riv

Giucoije i-C

I r r a d i eacute

Chromatographie Ndeg 1 1

2 3 lt

Concentration de leluatl 118 95 91 pound60 IS1- 1 Iuml 50 bull

1er comptage corrigeacute

2vvfi -yr-iit--

ActiviU- C- i fi

Rendement l rtaj

Terme de correction - V7fclt-

Nombre de coups10 mn pour 01 ce de gluc ose de deacutepart 9 600

Activiteacute speacutecifique en coupsmole10 mn du glucose de deacutepart 21109

Activiteacute speacutecifique moyenne de laldeacutehyde malonique purifieacute Ccoupsmolo10 mn) 45109

As malon Proportion mdash raquo 214 As glu

Proportion corrigeacutee

As maloni As malon] glu I As glu

lt 000

gt010 9

16 9 10 9

- 25 -

La moleacutecule daldeacutehyde malonique contient donc toujours soit le

bullarbone 1 du glucose (dans 12 des cas) soit le carbone 6 (dans

icirc de cac) ce qui exclut leacuteventualiteacute de formation agrave partir

de atomes t3 ou ^^5 dailleurs peu probable car elle neacuteshy

cessite deux ruptures de la chaicircne carboneacutee

- Propositions de meacutecanismes

Leacutenergie de la radiation va entre autre exciter la moieacutecylo w

TUagrave la rupture- La reacuteaction corrneicera par la scission de Is Iilaquo

son la plus faible Nous discuterons plus loin les facteurs cor c

rationnels qui peuvent orienter cette coupure initiale On peut

proposer deux meacutecanismesi compte tenu de la double origine de la

deacutehyde nalonique

a - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute alcoolique

La rupture initiale de la liaison heacutemiumlaceacutetalique peut ecirctre e

visageacutee comme une scission conseacutecutive au deacutepart dun radin

H du carbone 1 cette eacutetape endothermique neacutecessite enviroi

92 kcal

H OH 0 OK

c bull c

a (CH0H)3 (CH0H)3

S s c i s s i o n

0 CH MJrad bull CH

CH OH CH 2 OH

I glucose II

La rupture de la liaison C 3 - C 4 (83 kcal) et le deacutepart dun H

du carbone 6 (99 kcal) neacutecessaires agrave la formation de laldeacutehyde

malonique peuvent ecirctre suivis de leacutetablissement dune double

liaison C=C (-egraveh kcal) Un des radicaux (III) obtenus est un

glycol allylique On pourra consideacuterer un radical comme une

espegravece deacuteficiente en eacutelectron donc stabiliseacutee par loxygegravene-

0

copy

1 a iiflicircryde inaj -ije

bull bullbullgt i i^ i torrvid iuiro ( I I ) cnbi- ecirc t r e conf i r

ijfe e ocircviucircoicirc-cc- au la iuml ia ra to i ri- _ igt5] i a c ide 5

iquucirc (VI)

- 3 -

O CH

C

(CHOH)

I H r ~ CH

I Ciyii

I I

0

b - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute aldeacutehyacirci^-jg

Le deacutepart dur hydroxyle OK neacutecessite jie eacutere celle de la rupture de la liaison C mdash O heacuteria

Lattaque en C a est susceptible de conduire agrave selon le processus suivant compeacutetitif du preacute^

H 0--

-C

H C ^ OH

(CHOH)

I CH

ad

O CHjOl c_oi

I VII

- amp -

Apres coupure C3 mdash C4 et reacutearrai pounderrciit (^ kcaiuml )

H OH ii

iC mdash OS

CKOE

0 Ci

CiiOK

VII

Ciijugrave

VIII

i-aldeacutehyde iralcnirje cet obiom r ar hyagraveroiv^c -io bullbull

du dosage en milieu acide

- mdash c

CHO

0-0-

CHO f

r-CKO

aldeacutehyde malonique

Remarque On peut envisager aussi daboutir agrave la forme eacutenolique de

lacetal daldeacutehyde malonique cependant leacutenergie neacutecesshy

saire est supeacuterieure (19 kcal)

- 39 -

H 0

i C

| 1 HC

J -CHOH

CHOIi

1

CH

CB^OH

Examinons agrave preacutesent comment ce5 icirc pothegraveses saccordent avt-j It-J

variations observeacutees de rendemen radidytique en fonction des

conditions dirradiation et des aracteacuteristiques du glucose

mdash La preacutesence doxygegravene nest y -bull neacutecessaire pour lexplicatio

des deux meacutecanismes elle nu pas non plus dinfluence sur la

quantiteacute daldeacutehyde malonique ruiioformeacutee-

mdash La constance du rendement radiolytique en fonction du deacutebit de

dose deacutecoule de lobservation preacuteceacutedente les pheacutenomegravenes de

diffusion gazeuse (0= par exemple) nintervenant pas

mdash Il est difficile de relier les variations en fonction de la temshy

peacuterature dirradiation aux hypothegraveses eacutenonceacutees Si certaines

eacutetapes sont endothermiques dautres produisent de leacutenergie et

le bilan global doit ecirctre sensiblement nul puisque la concentrashy

tion daldeacutehyde malonique reste la mecircme entre O^C et 8odegC Or

les meacutecanismes a et b sont endothermiques Il na pas eacuteteacute tenu

compte des eacutenergies de reacutesonance qui peuvent stabiliser certains

radicaux (allylique en particulier) ni du facteur entropique

De plus le couplage avec dautres reacuteactions se faisant sur laushy

tre moitieacute de la moleacutecule est susceptible dapporter une partie

de leacutenergie neacutecessaire

bull b orvi- or 1er f a ib l e s irvv iri

rrv c i a eXfo i i Un-- i

bull bull i i i la x uvvc ceux AcircQ l - a H

j-t J iecirc^oxygl jTOise ai iJe kl ucircri bull

bull_bull bull-bull riri e reacutejerlto i t rbr

gtil - c K ^ e r t j cur ie tcie- er

et t ai a i J i t io ie c ^e bullbull t cera

c- F L( raquogtpound-huxi-- raquo j bull -e ieiJ ^orif or-

i -rtiiej ont r eacute a c t i v e s avi-c Loorr

iil io ia-icirc lec o rb i t a l e Libres de^

a^ u c t raiwar t ir a r a l l egrave l u a avec la

i L bull - o^c r--^le alt f l u^e ^ouc-

i- bull-bull - bull riabullbull- f ac i l i t e - d ouve r tu re

i-- a r j bull i bull s i o n acircani - anonegravere B uc

-ic- ccriit e offot i jr rcr-ierrert

fii- -ltbull - ircrta

g bullltx

v

0 0 n

R

lti o ^ v ~rv

0 0 B

I

A C F sont reacuteactives B D E sont inertes [55]- Incorporeacutees da

un cycle agrave 6 centres At B C conduisent aux trois conformations

dun composeacute anomegravere amp dont 2 sont reacuteactives D et E corresponde

agrave une forme o non reacuteactiveraquo dautre part S ne peut repreacutesenter -

cycle pyranose

0 -o-

1 I

CHjOH

etegravese dne attaque sur le carbone en position 2 dans le

iiicircre b est confirmeacutee par la quantiteacute daldeacutehyde malonique

formeacutee dans le glucose le galactose et le mannose En ef-

la corfiguratior anomeacuteriaue de ces trois sucres est iden-

(fcrne bullgt largement preacutedominante) et on peut penser que la

--ipatier au premier meacutecanisme est semblable La position de

roxyie e imposeacutee par lencombrement de CH sOH est eacutequato-

pcr ie glucose et le galactose et axiale pour le marrose

ior poundeacutereacuteraiemeit plus labile Expeacuterimentalement le mannose

it i uicirce quantiteacute daldeacutehyde ma ionique supeacuterieure agrave celle

oacirce et au galactose

Sriverraquo les conformations preacutefeacutereacutees

Glucose

OH en 2 equatorial OH en 2 axial

Or

OH en 2 equatorial

- lto -

Extrapolation aux polymegraveres

Les rendements radioly tiques rapporteacutes comme luniteacute deacutenergie le

rad agrave 1 gramme de matiegravere irradieacutee de deux polymegraveres le maltose

et le maltotriose sont intermeacutediaires entre ceux des formeacutee raquo ot

S du glucose

Or la conformation de la liaison glycosidique est ogt dans les deux

polymegraveres celle du reacutesidu reacuteducteur est principalement 5 (veacuterishy

fieacutee pour le maltose par chromatographic caseuco des deacuteriveacute- trishy

meacute thy 1 silyleacutes) Il semblerait donc qo tous les groupements arhy-

droglucose sont sensibles agrave leffet primaire -uils soient initia

lerert libres ou inclus dans une chaicircne gluconidique Dailleurs

dune part les meacutecanismes proposeacutes plus haut ne mettent pas en jeu

le carbone dautre part la diffeacuterence de position de 1 hydro-

xyle en t dans le glucose et le galactose eut sans influence On

doit donc tendre pour lamylose au mecircme rendement que le glucose -gt

tableau 3

ciyni CcedilH2OH

S OH A OcircH

Types de polymerisations de lamidon

amylopectine

)H OH Glucose 3 I rcsidu

^

llltlH 2 reacutesiduraquo

Kaltoeriost 3 reacutesidus

CBjO

deg J

C H2deg

CH20H CHjOH a l l o a o laquo I t roae

CHO

CH20H r i b o s

g l u c o s e

CHO

VII o mannosfl

CH 20H CH 20H CH 20H CHjOH guloae idoso galuctose taloiraquo

x y l o e c CHjOH

l y x o s e

CHO

t CH2QH

tfrytbro se

CH20H t h r eacute o s t

h Cil 20H

a l d eacute h y d e g l y c eacute r i q u o

Configuration dos ALDCSi-

- i7 -

III - ETUDE DE Lbull EFFET OcircECOJJD SE

L eacutetuje de la formatior daldeacutehyde rca Ionique agrave partir de sucirclu-

io do flu cosy a --to rrotiveacute- ir lo fait que dans 1aridor irdusi-

rou 1 avjii Jit ue -juantit or neacutegligeable deau est vrais erb la io

rcrt ro^ onsable cor me dans bullbull glucose hydrateacute d ure partie de ce - bull

-oliiL- ISMre part u - caioiC avait eacuteteacute proposeacute r-ar J ~ he r

bull Tit ^oj j t il eacutetait inter-- ant do -eacuterifier ses hypothegraveses

Le poundj ucose cet irradieacute sauf speacutecification cor traire raquo sr s-gtlu-

lion aiueuse agrave la concentra tir de C M i tempeacuterature ordinaire bull-

bull reacute seiee dair ei r la dose bullbull C i Mr ad-

Les quantiteacutes daldeacuteh malonique formeacutees sont alors beo-cou

Lus importantes aue celles et rveacutees lorsque le glucose est irradieacute

bull- leacutetat sec Cette diffeacuterence s t due agrave la tajue des moleacutecules de

jeluteacute par les radicaux radioft -es de leau (effet secondaire)

- La radiolyse de leau

Le meacutecanisme de formatio des radicaux libres de leau est encore-

incertain Toutes les th lories partent cependant de la repreacutesenshy

tation suivante de lionis- lion

rad +

0 raquo- iiuml30 + e

Ces deux espegraveces peuvent se recoisbiner et provoquer la coupure de

la l iaison 0 mdash H

e + ^ 0 + ^ H + OH

ou reacuteagir sur l eau [55 agrave 57

e + H_0 - OH + H

H^O + ItjO ~ H a 0 + + OH

H30 + OH m- 21^0

e + Iuml^O ^ H + OH

Enfin les eacutelectrons peuvent ecirctre rapidement hydrateacutes ( 1 0 - 1 1 sec) [5S]

e raquo- e~ Therm raquobull e~ aq

- i(8 -

Les espegraveces initialesreacutesultant Je lionisation de leau sont

donc H OH e~ aq

Dans un second ter-ps -lles peuvent engendrer des espegraveces moleacutecushy

laires stables

IcircOH

-r OH

Lors d i r r a d i a - i o n i eai ire 1 hydrorvrnc rjcleacuteculaire e t l e erc

-yde ihydrc t e ^ r t i i p e r t rajidere t bull ne r eacute a c t i o n er chaicircne

__y agrave 60]

Hi + OH mdash HO - ii

H + IcircLO laquo- bull 0 + OH

H + ^degs ^deg

L preacutesence doxygegravene dissous de nouvelles espegraveces transitoires

ont forneacutees

H bull- 0 2 ^ H0 2

2H0 2 raquo-2iE02 + Craquo2 OH reacuteagit avec i^O maintenant en

OH + H ^ ^ H0 2 +^0 excegraves devant H^ [57

H + OK raquo- K_0 ]

Leau pure ou satureacutee doxygegravene irradieacutee conduit agrave dec intermeacute-

diaires qui en se recombinant restituent plus ou moins rapidement -

leau de deacutepart _

Lorsquune partie des radicaux OH est utiliseacutee pour reacuteagir avec ^

un soluteacute par exemple le glucose il y a accumulation de peroxyde S

dhydrogegravene -

i

- 9 -

1 i i 2 0 mdash H + Z OH

K K + 2 0 2 H 0 2

2 HO s - Kg0 3 + 0 2

2 pound plusmn j c o s e + 5 OH raquo p r o d u i t s de r a d i o l y s e

c ^ l u c o r - e + ^ H 0 + 0

La presence de peroxyde dhydrogegravene dans les solutions io r_ r

ou agraveaicircu 1urido humide ( jgt t) irradieacute a eacuteteacute er effet mcrtreacuteo

colcagraveneacutetrie [5S] Il ne provient pas du glucose- lui-mecircme r -

en trouve pas jar irradiation agrave leacutetat sec [59] [^0]

Irflueree des conditions dirradiation et des caracteacutericti -

a - influence de la dose et de la concentration

Lors des irradiations du glucose sec ruuz avons noteacute bullbullbull

quantiteacute daldeacutehyde malonique variait lineacuteairement ave bullbullbull

pari la dose dirradiation et la quantiteacute de produit irr--

dautre part-

Les caracteacuteristiques de leffet secondaire sont sensiblerie

diffeacuterentes (fig 15 et 16)

mdash Ainsi la concentration daldeacutehyde malonj icirci crnicircl i v ^

dose et tend vers une limite Aux fortes doses dirradiai c

et aux faibles concentrations de glucose on observe de

plus une deacutecroissance Ceci peut ecirctre imputeacute agrave la radiolc

de laldeacutehyde malonique ou agrave sa destruction par reacuteaction

secondaire avec un autre produit de radiolyse par exemple

aldeacutehyde malonique - raquoraquo hydroxy-alcoyl peroxyde mdash-^ acide maionicr-

En outre la formation daldeacutehyde malonique est indeacutependante

de la teneur initiale en glucose dans un certain domaine do

concentration On peut adopter pour expliquer ces variations

une hypothegravese voisine de celle de ALTMANN [61]

- 50 -

Dose (Krad)

ir 15 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde malonique agrave partir de solutions de glucose

M 1 - concentration initiale du glucose TcggF

M 2 - concentration initiale du glucose -7mdashbull 3 - concentration initiale du glucose

2D

- 51

c j CM [ C O

oj

02

10 r2 i6-i 21G1 [Glucose] mi

figlb - Influence de la concentration initiale en glucose sur la variation de la quantiteacute daldeacutehyde malonique radiofonnee (solution eau dis t i l leacutee dose 0 f5 Nrad)

o c lu

-bull M bull i f bull u - 1

r - a r - i - a w c bull 1- bull i -ni

dcc- J i r r a d i a t i o r

^ = i(UcircH k (Pbdquo ) (oH) d eacute d u i t de raquo- (lt) e t ( 3

o o r r s c Gi d u t r _ i t u

f a ~ t e u r de c c r v e r c i c r G It r e r d c n e j t e f o r n a t i o den aux Oli G 1 - D e t i c ue~- v a l o j r i u i t i a l e u du g l u c o s e e t de P

l e - r a d i c a u x d i j i a r a i s j e n t e C ~ 1 0 ocirc e c Donc

agraveOH

7 OH =

bullpoundbull ampC e t u GOH = OH ( k g l u 0 + kj P Q )

cr GOH

en r e m p l a ccedil a n t d a n s ^

dll k a G(OH)

ltD ~ k g l u 0 + k p P 0

( g l u ) on p o c e K = k a [G ( 0 H ) 1

k g l u Q + k P 0

9- ^ j j = K ( E l u ) = K ( c i u 0 - M)

- 5 -

(glu - M) = K M d H - d (8 l uo H) car gluc - constarte

= - A ducirc (eiu0 - K)

^ glu - H = C e c o

pour D=0 K=0 C=poundiu0

15- Cpoundiu0 - Hy = giuc (e gt

U M = gluc (1 - eK D)

la representation de cette fonction est donneacutee firre

La juartiteacute de produits radioforrceacutes donc daldeacutehyde maloniyue

ivor la dose puis tend vers une limite

Le- reacutesultats expeacuterimentaux sont plus complexes et aux fortec

plusmnoir lavons vu laldeacutehyde malonique est lui-mecircme deacutetruit

Un calcul semblable permet dexpliquer lindeacutependance viocirc~agrave-

de la concentration initiale de glucose

par deacutefinition on peut eacutecrire

i amp r I u l icirc k bull (G OH) 1 dH

k1 elubdquo + le P

dapregraves 8

k G (OH) 6 GM = S i uo G M = rendement de

k glu0 + kp P 0 formation de

17- agrave - -Jpound-L_ bull _Ji_ipound G H k G(OH) k glu0 G(OH)

Lorsque gluQ ^ P Q GM est indeacutependant de la concentration en

glucose

Cest le pheacuterioegravene important traduit par la courbe theacuteorique figu

et observeacute expeacuterimentalement figure 16

G i j 0

Dose

f i r - - Repreacutesenta t ion graphique de M = J 1U 0 (1 - e~ )

Glo 0 laquop Glu 0 gtP 0

fig T8 - Representation graphique de J_ k 1 kp Po gH gTOcircET (en fonction de la concentration en glucose)

k iTOcircST + k glu0

- gt -

I l faut orf i otor ro l e ra ort r^-U-hy it- ma i oni-jue radifucircrir

lt- io t-ilaquobull-bull i rr iitgt -bullbullbull ru i r --lArab L lt-ltt laquoari a gt oree

r ^ t i c bullbull f~-bull OJ-o aug^ei i c i i ^ - t -- l nvu- v irL- f a i t

bullbull bull bull L r jr t M - i - ra o^^ av-- le r - 1 -

ni bull i- rcrt v J 3 rt i ~i l i ocirc rerre CH

ave- JI k ie 16 CH M - 1 2 c 1

Lour ad ii tier avs irra-Jiatio di iie la -j-uajLiiI- daldeacutehyde ma-

loni jue (fie- ^ ) ampJ- revanche lef fc t est iwcroocirc apregraves saturashy

tion dec solutions par le p rot oxyde dazote bdquoG qui induit la forshy

mation dec radicaux OH agrave partir des eacutelectrons aqueux (fig 22)

e aq + iumli20 raquo- K 3 + 011 k = 86 1Q 3 M1 sec 1 [63]

Lespegravece reacuteactive de 1eau responsable de la formation de 1AH

es donc bien le radical OH

- 5 -

fig 19 - Influence de la concentration en glucose sur le nombre de moles dAM radioformeacutees par moleacutecule de glucose-

- 56 -

i

j

532 1

i O a 1

i 20 bull

1 i

10 lt

i

^y 2 4 6 8 10 12 Pil

fig 20 - Influence du pH dirradiaiumliOiumli sur la formation daldeacutehyde aaloiugraveque laquo (solution molaire de glucose dose 2 Hrad)

tPieges agrave OH] m

fig 21 - Influence de la concentration de divers piegraveges P -iia libres sur la formation daldeacutehyde malonique -~u - -s - lirradiation Y du glucose en solution -olcire

1 - CH3 CH OH

2 - CCH) CE OH

3 - K Br

60 -

- 5 mdash 1

51er-

f iCcedil 22 - Evol^t io le -I-ilv^- ial^1i c x ucircaii1 ormeumlegrave ^onct ion de la conceji trat icirccr uc ^IUCQJU OU preacutesence de

mdash 1 - KbdquoQ

mdash 2 - Teacutemoin eau distilleacutee

mdash 2 - CK3 CH OK

- 61 -

kcrarrie Le r a d i c a l OH ea t connu pour ecirc t r e un pu issan t cxyia

r eacute a c t i o n avec KMn04 e s t pa r exemple l a s eu l e oj i l J

j o r t orrre ur r eacuteduc teur - Dune jjianiere geacuteneacute ra l e i l

s u s c e p t i b l e d a r r a c h e r un hydrogegravene

H K

I ^ I R C mdash 0 mdash K ^ O H raquo - H C f R mdash C C

I ^ I R fi

E rrilie busiq-je i l e s t deacutecoEposj e t le r a d i c a l C

possegravede des p r o p r i eacute t eacute s semblables

OH OH mdash HjO + 0

K K

I ~ ^ _ R mdash C mdash 0 mdash H ltdeggt0 R mdash C mdash 0 + vil

I ~ I R R

R R

I I O H + S mdash C OH R mdash C mdash 0 + K_

I

- Marquages isotopiques

A une solution 5 10 M de glucoso pH 1 1 satureacutee doxygegravene esz a c

teacutee une faible quantiteacute de ce sucre marqueacute au 1 4 C en position Cx

ou C s

Apregraves irradiation (5 Mradi 130 kradh) laldeacutehyde malonique est

seacutepareacute comme preacuteceacutedemmentraquo Les purifications du complexe ave 1 bull

sont effectueacutees par cristallisations successives dans leau et par

chromatographic de partage sur colonne de cellulose Lactiviteacute

speacutecifique eacutetant constante au cours de 5 opeacuterations on estime que

le complexe est suffisamment purifieacute

Glucose rrgtaroieacute on p o s i t i o n

11deg c r i s t a l ltdeg c r i s t a l - ^ 0 u r i i U a l i c c r i s t a l icirc e l u a t chrc-

i - a l ( n o i e s ) i bull 0 mdash - Q- V 10 - 5 10 _ - 0 06 10-

A t i v i t eacute t o t a l e VL- 0 s i Mi tes

10 o i 1 C S i j 10- J 0 1 0 t is- 10 e

- i v i t ocirc s p eacute - i - i 21 10

0 1 ) h

jucircoitioi ugrave

bull - i m a l I n o l e ocirc ) 1 1 8 E io-= 115 1 0 - 6 03igt 1 0 0187 10 - 0 05^ 1 0 _

gtbullbullbull ivitiuml t o t a l e o rs 10 minutes

o- bull5 10= i 10 s idj 1 0 - e10 10-

- icirc i v i t eacute speacute = i -3V o 1 0 iK 10 1 c iraquo 1 0 1 0 ltt 1 0 1 0

b 1 0 1 0

i ----is~iumlrt - S bull - - bull bull - -JIuml l ^ 1 5lt

La r a d i c l y s e i n t e r n e e j t i c i neacute^IigeaLiO levant c o l l e p rodui te r-ar

le rayonnement car l a juantivl- Jali-Shv-Jc- ralor i ^ e ferrreacutee ir

i r r a d i a t i o n 7 e s t t r egrave s s^ i icirc r i eure gt e ucirc p glucose j e

Les bull amprOto rer-reacute^prrTit rraio-iq^e contenant l e carbone rcarqueacute -n-t bullbullbull-i- - - LJvemert de 8 igt e t

10 icircioir 1^ -lLiBaiiumles a ldeacutehydiqje e t a l c o o l i q u e

P ropos i t i ons de ae--ajd^mea

ues meca-Jpoundr5 voa r -_-

i-i-jpound lt--v-2- -Liri T L

v l a i t que- l-Mg-^t ^ t i

viuml-ovoja^ pour l a r a d i o l y s e en mi l ieu

-bullelle en s o l u t i o n en tenant compte

r a d i c a l -OH de l e a u

- 63 -

On peut concevoir que lattaque du radical OH conduise agrave

chement de H- sur lhydroxyde du carbone t

H OH

Y CHOE I CKOH

I HCO^K iO

CK OH

1

H OH -C I CHOH I CHOH

HCO I

mdashCH I CJLOH

II

Le rearrangement du radical II aboutit apregraves rupture de la

C mdash C au composeacute III

H OH

-V CHOH

H C amp + 7 kcal

mdash-c

I CHOH i CHOH

CHjOH II CHCK III

te composeacute III peut ensuite eacutevoluer agraveampns deux voice digegravere1

H ^0

I

a - Hydrolyse de la liaison aceacutetalique

CHO

CHOH

__ CHOE CHOK

COM

CEO

CKOH

CE OH

IV

l

H OH C

_ II

v- 2 C bullbull=lt-

Laiiic - i et cr suite rOcej^aire dc

-ur ie carl-o-e c du r a d i c a l V c e t t e

j i t d i rec te-re c o i t ar i i t e r n eacute -

cc

c

CHC

ci-

ildeacutehyde r-aicrirje

rc conditions expeacuterimentales to de laldeacutehyde ralonique sont

i icr-eacutes i partir de lextreacutemiteacute aideacutehydique

Counure horolytiaus de la liaison acetaliccedilue

Le radical III pourrait aussi conduire apregraves coupure horcolytique

de la liaison C mdash 0 heacuteniaceacutetalique sercolable agrave celle postuleacutee en

rrilieu solide s la forme eacutenolique de laldeacutehyde nialonique

K 0)

l c I

CHC i I CHOK CKO

CKO

omdash-mdashOH

CE OH

III

8h kcal CH I CKOE

- 6J -

CHO CHO

I I bullCHOK laquo- CH

f 1 ltCHOli CKOH

XII XIII

lit-rai responsable de la formation ugrave partir de bullbullbull-

rLi al tccli ie I riucose de seulement 0 de laldeacutehyde- r-~

Or p e t er effet penser quen milieu liquide bullbull

r aux pi extrecircmes lhydrolyse est plus facile

la -jeupure horr-dy tique

biccussion

Le-iuml variations de la concentration en aldeacutehyde mala ni que ob^t rv----

en fonction de la dose dirradiation et de la concentration e -

bullcse sert compatibles avec tout node daction indirecte

Lee effets de xalcooi du bromure de potassium et du protoxy-i--

d --ote ronf irment i attaque initiale des radicaux OH

linfluence de loxygegravene est nulle et ce gaz nest pas impliqueacute

dans lexplication des rcecanisres

I] est difficile de comparer les rendements raaiulj tidies du glushy

cose du mannose et du galactose les pourcentages relatifs dej

formes or et 9 eacutetant diffeacuterents en solution dans leau

En milieu basique la stabilisation de la forme eacutenolique de lalshy

deacutehyde malonique peut expliquer le rocircle favorisant dune eacuteleacutevation

de pH

En conclusion les meacutecanismes proposeacutes ici sont assez diffeacuterents

de ceux deacutecrits par Scherz Nos reacutesultats expeacuterimentaux ont montreacute

en effet que dans les conditions dirradiation utiliseacutees (solution

dilueacutee pH eacuteleveacute) laldeacutehyde malonique provenait contrairement agrave

lhypothegravese de cet auteur principalement de lextreacutemiteacute aldeacutehydique

du glucose

- CC -

- Extrapolation aux polymegraveres supericirz (fipound- 2)

La comparaison des re demets Ju glucose du rraltose et du maltti-

trio^e net e eacutevidence le roio Au r^rb^nc i

Lorsc- roi -vi o-t xrri li ]eacute in la lai^oi pound lycos i il j e il ny

a plu s pe_- it i 11 teacute d at tu e r ar 1er r in aux Li je eau corrt-

il est oslieacute dans les meacutecanisme- deacutecrits r 1J- ha-it

Seul lej cyles A correspondant bull 1 ex i reacuterri teacute rcr reacute iuc t ri -e

chaicircre irrite cdiraieit i laldeacutehyde rralcri pjc (ne hydre lye

de la liaison jlycosidique serait neacutecessaire) Jre f ra bull tio Je r

dicaux CH Je leau part ici erai t r le y-le E C - d autr-s

reacuteactions et eraii or censeacute ueje LIA Li lisat le - ia [reduction

daldeacutehyde rraionisue -iui deacutecroicirctrait e fonctic de la lorQuer

la chaicircre

Jre extrapolation ugrave 1 any lose condi t ugrave admet tre vc leffet bull-bull

condaire serait donc neacutegligeable Ceci cat en accord avec les reacuteshy

sultats obtenus sur lamidon irradieacute agrave leacutetat solide pour lequel

les concentrations agravealdeacutehyde malonique r augmentent pas aux forshy

tes humiditeacutes contrairement agrave ce que lon pourrait attendre de

1effet secondaire

Dans 1isomaltose les carbones 4 des deux cycles sont libres et

rien nempecircche quapregraves hydrolyse ils participent tous deux agrave la

formation daldeacutehyde malonique cest ce quon observe en effet

expeacuterimentalement

67

fig- 23 - Irradiation du glucose et de ses polymegraveres en milieu liquide agrave diffeacuterents pH

1 - glucose

2 - maltose

5 - maltotriose-

oi^h^-uirifmdash

te rr--t lti J u b i

i _a JOI-bull i bullbull l-it-hyis rraiori _bull = oer est ajouta -J volume

A_-ide d thiobarbiturique 072 g

Acide trichloracitique 1 y g

1^0 QSP 100 ml agrave 20degC

Arregravef chauffage agrave 6CdegC pendant 60 irn le meacutelarge est refroidi et

lu densiteacute optique agrave j32 rn est lue agrave laide dun spectrophoto-

mttre Optica CFt R

EVAPORATION DE LALDEHYDE MALOKIQUE

Laldeacutehyde malorique est seacutepareacute ainsi que tous les produits de

radiolyse volatils par evaporation sous vide agrave ^ucircdegC et piegeage

agrave -TS6degC (fig 26)

La solution est preacutealablement acidifieacutee par 2 ml HCL

- 69 -

qgSTALLISAilOi DU COMPLEXE

Le- -urj IP-XC ATB-AM r eacute c i i t e c o u s ic r rce -le p a i l l e t t e s d eacute c

^J^-L uprucirc i a c i d i f i c a t i o n (HCL lt m l e t r e f r o i d i s s e r c e r t -ie

bull-iorr a r j e - j r c ^ I i e s t e n s u i t e f i l t r eacute s u r v e r r e f r i t t e H C t

JHtfCKATUuiiAiiilE

J bullbull 2- bull bull bullbullbull bull i Uo- a o i i U icirc L O _oro i c r e

bull i a v bullbullbull 1 bullbull c e- f i non a r t i bull J I O ^ s e n t eacute l i - i n eacute e s

icirc-e a v-- bull 1- i e u i a -bull= gt r J e deacute - a r t a t i c

c u i -bull--- lt iy irp l e x t- bdquo o n t a_L xiquCC-r ^ ic-

bullie taille aj ro rieacuteo aux quantiteacutes agrave purifier Un lavage gt

i iric I AT5 te lCA ei egttc-G et diverc produits de raJic

Le Oi ugte ~Lt ensuite -JluC par u ir-eacute lange ea - ampiumltce

mdash mdash Par compteurs type GEIGER KULLER les solutions ( C C bull=

iz eacutevarcreacutees agrave laide ciun eacute iradicircaeur sur des coupelle i -

niriurr Ces d e m i Ore dont introduites dans lappareil e bullbull

tauje ett automatique

Par scintillation liquide Apregraves oxydation dans un four agrave catiy

le C0 marqueacute est recueilli dans pound0 ml du meacutelange suivant (fir bull

Pour un litre

220 mi dalcool meacutethylique (solvant)

330 ml de pheacutenyl-eacutethyl-amine (fixateur de C0 S)

fOO ml de toluegravene (scintillateur primaire)

7 g de Butyl PBD (scintillateur secondaire)

pu ml deau (solvant)

Lactiviteacute est mesureacutee par scintillateur liquide

PREPARATION DALDEHYDE MALONIQUE POUR ETUDE EN LUMIERE UV

Laldeacutehyde malonique teacutemoin est preacutepareacute par hydrolyse acide du bis-

dimeacutethylaceacutetal du commerce (10 ml de solution molaire dacetal

2 ml HCl concentreacute chauffage agrave 30degC pendant 60 mn) (fig 24 - 25)

- 70

fig Zh - Influence de la concentration en acide sur lhydrolyse du bis-dimeacutethyl aceacutetal de laldeacutehyde malonique (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique agrave 267 ira)

- 71 -

fig- 25 - Influence du temps de chauffage agrave 600 sur la formation daldeacutehyde malonique par hydrolyse acide du bis-dimeacutethyl-aceacutetal (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique

267 ara)

ro c IUgrave-U -iu bull c a lt-T ur e^ ^Oucircte-bullbull-- bull - UL Zul i o bull bull bull

To IOiit agtregraves chauffage i^^C agrave I ocirctuve ^ojjj^^i i h e a r e r

ADUIIIC -ii- x-^r

t i l e e s t oifLCicircueacutee j ^ r

a) lyoLhplusmnlXLnzij bull icirc- ^ e l a ^ e tie icjij de ] lii-oae e t do KBr

t J -lplusmnlirO JX ougt2rcs

- 73 -

DIFFERENTES FORMES CRISTALLINES DE GLUCOSE

Glucose du commerce (Prolabo) anhydre ou monohydrate

Sirop de glucose eacutevaporeacute sous vide (20 mrr Hg 30degC) agrave laide dun

rotavapor Biiumlchi ou dans un dessicateur en preacutesence de P_Ofl

Glucose lyophiliseacute agrave laide dun appareil Sogev type Subii-i

CHROMATOGRAPHIES GLC

Preacuteparation des deacuteriveacutes trimeacutethylsiJyleacutes Le sucre J5 mg) est

dissous dans 1 ml de N N dimethyl formamide qui a our proprieacuteteacute

nous lavons veacuterifieacute de conserver la configuratio anomerique La

silylation est reacutealiseacutee par 1 ml de N 0- bis-tri-ieacutethyl-silyl-

trifluoro-aceacutetamide O de trimeacutethyl chlorosila _e) Le deacuteriveacute obshy

tenu est susceptible decirctre chrouatographieacute en aase gazeuse

Chromatographie La chromatographie est effectue sur colonne SE 30

(2 m 18 de pouce) par eacutelution isotherme (c onne 200degC injecteur

250degC deacutetecteur 250degC) agrave laide dun chrom ographe F 30 Ferkin

Elmer

pH DIRRADIATION

lgtc TgtH -cyous sont nxeacutes par des tampon phospnate 05 M et les

pH extrecircmes sont obtenus par addition e soude ou dacide chlorhyshy

drique -

NOTA Le pH varie tregraves peu (lt 1 pIT en cours dirradiation dans

ces conditions

Vide primaire Coton de virra

Azote

liquide

(-1B0raquo Ciuml-

f

riuml 11

sp

l i Soj-ution U C - Glucose _ -

Agitateur bullbullgnetiqua

MEGE I I PIEGE 2

fig-26 - Meacutethode dextraction sous pression reacuteduite des deacuteriveacutes volatils scheacutema de principe

- TJ -

agrave Mlaquoraquoi|tugtl control (-were)

D D

f i g 28 - Meacutethode doxydation des composes marqueacutes ( intertechnique S A I l l bullcheacutema de principe)

- 76 -

CONCLUSION

Au cours de ce travail nous avons vu que laldeacutehyae malonique

Dcuvait ecirctre formeacute directement par irradiation du glucose sec ou par

1intermeacutediaire des radicaux de leau lorsque cette derniegravere eacutetait

preacutesente

Les meacutecanismes reacuteactionnels que nous avons proposeacutes ne sont sans

doute pas la traduction exacte de la reacutealiteacute mais ont lavantage decirctre

en accord avec les reacutesultats expeacuterimentaux

Leffet direct conduit agrave une production daldeacutehyde malonique proshy

portionnelle agrave la dose indeacutependante du deacutebit de dose de la temshy

peacuterature dans un vaste domaine de la preacutesence doxygegravene et de

leacutetat cristallin du glucose En revanche la teneur en eau et la

forme anomeacuterique du glucose jouent un rocircle important Par marquage

isotopique on a pu montrer que les deux extreacutemiteacutes de la moleacutecule

du glucose participent agrave la formation de laldeacutehyde malonique

Lextrapolation aux polymegraveres lineacuteaires (maltose maltotriose) met

en eacutevidence lindeacutependance du rendement de radiolyse vis-agrave-vis de

la liaison a 1 - 4 et permet de penser quil tend vers celui du

6 I ^ u i i c ugraveo110 i camelo te

Leffet indirect est lieacute agrave laction des radicaux OH de leau Il

se manifeste lorsque le glucose est irradieacute agrave leacutetat suffisamment

hydrateacute ou en solution Dans ce dernier cas et en accord avec la

theacuteorie geacuteneacuterale la concentration daldeacutehyde malonique est indeacute-

peacuteiiugravecujLt de la concentration en glucose dans une large mesure et

ne varie pas proportionnellement agrave la dose Loxygegravene est sans inshy

fluence notable mais on observe une forte activation aux pH eacuteleshy

veacutes Lutilisation de 1 4 C a permis dattribuer agrave lextreacutemiteacute aldeacute-

hydique du glucose lorigine de la plus grande partie de laldeacutehyde

malonique La polymeacuterisation du glucose par liaison 01-4 entraicircne

une diminution du rendement radiolytique Ainsi leffet indirect seshy

rait neacutegligeable dans lamylose

- 77 -

Il serait inteacuteressant pour continuer ce travail dextrapoler DX

polymegraveres plus eacuteleveacutes en utilisant divers polyholosides obtenu t ajregrave

hydrolyse meacutenageacutee de lamidon par chromatographie sur biogel jampr

exemple

Quoiquil en soit on a pu mettre en eacutevidence agrave propos de la forshy

mation daldeacutehyde malonique des diffeacuterences de comportement di rlucjo

vis-agrave-vis du rayonnement ionisant selon ou il est libre ou irccrrcr-icirc-

dans une chaicircne glycosidique Ceci incline agrave la prudence danc 1-JZ-J~

polation au polymegravere des reacutesultats trouveacutes sur un monomegravere

- 78 -

ANNEXE

Nous rappelons ici les uniteacutes utiliseacutees en radioactiviteacute et

nous indiquons leurs eacutequivalents biologiques geacuteneacuteralement fondeacutes

sur les effets que produisent les radiations ionisantes dans lorshy

ganisme

On trouvera les mesures pratiques fort bien deacutecrites dans la

thegravese de Monsieur Jean MORRE deacutejagrave citeacute

- 79 -

UNITE DACTIVITE

Le curie (Ci) Le curie caracteacuterise la source eacutemettrice

La masse de radioeacuteleacutement pour une activiteacute de 1 curie est tregraves

variable

mdash 3 tonnes duraniur 3S

mdash 09 rg de cobalt 60

mdash ^3 microgrammes dor 198-

Ceacutetait dabord lactiviteacute de 1 gramme de radium- Officiellement

cest la quantiteacute de tout radioeacuteleacutement dans lequel le nombre de

deacutesinteacutegrations est de

37 x 1 0 1 0 par seconde

Lactiviteacute massique ou speacutecifique est lactiviteacute par uniteacute de

masse dune substance consideacutereacutee Elle sexprime en curiegramme

ou en ses sous-multiples

UKITE DEXPOSITION OU DE DOSE EMISE

Le roentgen (R) Il caracteacuterise un faisceau de rayons X par ionisation

provoqueacutee dans 1air

On mesure ici la charge eacutelectrique transporteacutee

1 R = 2083 x 10 9 paires dions par croa dair

1 R = 16 x 101 paires dions pa granirc d air

1 R = t Ues cm3 dair = 770 Ues gramme dair

1 R = 677 r 10 e MeVcm3 dair standard

1 R = 0838 rad

1 R = 524 x 10 7 MeVg d a i r = 52 x 1 0 1 3 eVg d a i r

1 R = 0107 ergcm 3 d a i r = 869 e rg g d a i r

1 R = 93 e r g g d eau ou de t i s s u s v i v a n t s

- 80 -

UNITE DE DOSE ABSORBEE

Le rad Internatic nalement 09^3) raquo c est luniteacute de dose absorbeacutee-

Elle est fonction des caracteacuteristiques du champ de radiation o~

point consideacutereacute et de la composition eacuteleacutementaire do la natiegraverishy

en ce point

Elle est eacutegale agrave une eacutenergie diviseacutee r-ar une ira se

Indeacutependamment du temps passeacute agrave ceacuteder leacutenergie

1 rad = 100 t g de matiegravere quelconque irradieacutee

s 01 joule par kilogramme

La valeur du rad est sensiblement eacutegale agrave leacutenergie libss-bull- bull_--

de leau (ou des tissus mous irradieacutes) par an faisceau io r-yz X

tel que lexposition soit de roentgen

On peut se servir du rad avec des rayons X gamma neutre bull-bull-

trons protons

Remarques A une exposition de 1 roentgen correspond ure dose

absoijeacutee de

mdash 0869 rad dans lair

mdash 09S rad dans les tissus mous

mdash 08 agrave 097 rad dans leau pour des rayonnement

deacutenergie comprise entre 10 keV et 3 HeV

Si une chambre dionisation a donneacute pour des photons deacutenergie

infeacuterieure agrave 3 WeV agrave un certain endroit dans lair une exshy

position de 1 roentgen le corps humain agrave la mecircrce place receshy

vrait 096 rad

ME5DRES BIOLOGIQUES

Le LET (Linear Energy Transfert) 1 keVmicron deacutecrit leacutenergie

deacutepenseacutee drns les tissus en fonction de la longueur du parcours

LEBR (Efficaciteacute Biologique Relative) = I rayon X de 250 keV

dionisation speacutecifique de 100 paires dions par micron deau ou

de tissue Cest une ionisation speacutecifique-

- 81 -

Le REM (Radiological Equivalent Man) = effet biologique ducirc agrave

labsorption de 1 roentgen de rayons X ou gamma

Un rem = 1 rad X EBR

= EBR e rSEcirc d e tissus

Mesure indispensable agrave leacutetude de certains paramegravetres telles la

radiosensibiliteacute cer luniteacute pratique utiliseacutee pour les vashy

leurs de radiorrotec t _-i

Si lon connaicirct la dose absorbeacutee on peut passer acirc la notion

deacutequivalent de ucirczr2 en pondeacuterant la valeur trouveacutee par un facteur

exprimant le risque relatif correspondant agrave la qualiteacute du rayonshy

nement

Cest le facteur de qualiteacute FQ relieacute agrave la densiteacute des pheacutenomegravenes

eacuteleacutementaires dionisation et dexcitation au voisinage du parcours

de la particule chargeacutee

REM = RAD X FQ

Le rem correspond au risque encouru par un organisme huma_n ayant

reccedilu une dose de 1 rad de rayons X ou gamma

PRINCIPALES VALEURS DE FQ

Rayonnements FQ

X gamma 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale gt 003 HeV 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale lt 003 MeV 17

Neutrons thermiques 3

Particules infinies naturelles protons de faible eacutenergie neutrons rapides 20

Noyaux lourds de recul fragment de fission 20

Une personne soumise pendant un an agrave un flux de neutrons thermishy

ques de 700 Ncm asec recevrait un eacutequivalent de dose de 5 rem

laquelle est la dose annuelle maximale admissible fixeacutee pour la

cateacutegorie de travailleurs dits directement affecteacutes agrave des trashy

vaux sous rayonnements

- 82 -

Le rem est leffet biologique de 12 g de radi-m 226 agrave un megravetre

pour les tissus exposeacutes pendant une heure

Outre la quantiteacute deacutenergie ceacutedeacutee agrave la matiegravere irradieacutee il faut

tenir compte aussi du temps neacutecessaire pour deacutelivrer cette eacutenershy

gie

Une mecircme dose provoque des effets moins graves si elle est eacutetaleacutee

dans le temps Si le temps est suffisamment long une dose mecircme

importante narrive jamais agrave provoquer des effets dits seuils

Les normes de seacutecuriteacute (ou) doses maximales admissibles sont resshy

pecteacutees si lon calcule agrave lavance le temps de travail maximal

en preacutesence du rayonnement

En prenant lheure comme uniteacute de temps on aura

mdash deacutebit dexposition = en Rh

mdash deacutebit de dose absorbeacutee = en radh

mdash deacutebit deacutequivalent de dose = en remh

EFFETS SUR LORGANISME DEFINITIONS DES LOUES

Dose Maximum Admissible cest la dose totale de radiation reccedilue par

un individu et jugeacutee incapable de causer des troubles appreacuteciables

au cours de lexistence Elle varie sil sagit de la seacutecuriteacute inshy

dividuelle dune petite ou dune large fraction de la population

Concentration Maximum Admissible Elle repreacutesente la concentration de

chaque radioeacuteleacutement dans leau et dans lair qui apregraves obtention

dun eacutetat deacutequilibre dans le corps de lindividu qui la ingeacutereacutee

ne donne pas une irradiation corporelle totale deacutepassant une vashy

leur de 03 rem par semaine dans lorgane critique (organe le plus

sensible agrave ce radioeacuteleacutement)

- 83 -

Officiellement la CMA dun radionucleide est lactiviteacute volumique

de ce radionucleide dans lair inhaleacute c dans leau de boisson

qui pour une inhalation ou une ingr -ion exclusive et continue

entraicircne leacutequivalent de dose maxi al admissible au niveau de

lorgane critique lorsque leacutequilibre est atteint ou apregraves cinshy

quante ans dans le cas de radioeacuteleacutements agrave peacuteriode effective longue

Leacutequivalent de dose est deacutefini pour les besoins de la protection

Cest le produit de la dose absorbeacutee par le facteur de qualiteacute

le facteur de distribution de dose et dautres facteurs adeacutequats

bull C H mdash C H -I I

UN Off

- C - C H -I I

OHOH

H C - C H - C H mdash C H -I I I I OHOH OH OH

CHmdashCH-CHmdashCHmdash i I I I bull OH OH OH OH

bullCHmdashCHmdashCHmdash OH- CHmdashCHmdashCHmdashCII- CHmdashCH=CHmdash 0 - + 1

bullC-

1 1 raquo II 1 1 II OH OH 0 O- OH O

Meacutecanisme proposeacute par H SCHERZ

iIV3~SITS LE E2CIT t 3 C C r i l

HT ESS SCIZICSS

U K - A S 3 E L L 3 H I

- bull bull -23 _ _ D E _ _ 3 A _ -icirc_sos

agrave 5- ^ ~ VF

Le Vico-yreacutesident de lUniversiteacute

Universiteacute de Droit dEacuteconomie et des Sciences

A I X - M A R S E I L L E III H - DUSSARDIc2

FACULTEacute des SCIENCES et TECHNIQUES 1raquo SAINT-JEROME Rue Henri Poincar 13397 MARSEILLE CEOEX 4

81raquo -

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Imprimeacute par le Bureau de Documentation

CENCADARACi1E

Page 21: ETUDE DE LA FORMATION DE L'ALDEHYDE MALONIQUE AU COURS DE

I _ MISS EN EVIDENTE DE LALDEHYDE KAgraveLC-IQUE DAiiS LE bullbulliLIXOSE

IRRADIE DEFIITIC- DEQ SSLX EFFETS DE RAiI0LIuml3E

_e Rf de rci^raticn Jr euii iideg do jiiico doc ^om lox^j OL tbull-

bullbull partir du glucose irradieacute ot ie laldeacutehyde maloi ue teme-i ot

E cur re de rar sa forme eacuteioiiie laldeacutehyde raicirc oriie ab~

crce e lumiegravere violette [5^]- Le r ax i mur d abc or tier 01 milieu bashy

sique e iue = 2c m ( roeiTirieri d exi tion moleacuteculaire

27 0 ~ cm - 1 j et agrave 2HH r~ cr mille aide Le spectre Itruviclet

du glucose bullrrayieacute preacutesente les mecircmes caracteacuteristiques (fig- 9) raquo alors

que le glucose teacutemoin nabsorbe pas dans cette reacutegion

Ces reacutesultats montrent ue laldeacutehyde rralcniqije cet iriicc-ta-

blemert preacutesent dans le glucose irradieacute Pour les eacutetudes quantitatives

nous avons utiliseacute la mesure de labsorption agrave 532 nn du complexe ATB

meacutethode simple et reproductible

Les reacuteactions de radiolyse peuvent ecirctre initieacutees de deux faccedilons

Soit directement par distribution de 1 pijic agrave la moleacutecule elie-

i-ecircme (cest leffet direct encore appeleacute primaire) soit indirectement

par la formation agrave partir de leau de radicaux hautement reacuteactifs qui

agissent ensuite sur la moleacutecule de soluteacute (cest leffet indirect enshy

core appeleacute secondaire) La teneur en eau de lamidon industriel eacutetant

relativement eacuteleve (13 ) les deux effets doivent se superposer au

cours de lirradiation f est la raison pour laquelle nous avons eacutetushy

dieacute le meacutecanisme de formation de laldeacutehyde malonique dans le glucose

irradieacute sec ou en solution

100

30

60

40

20

i i | i i i I | i i

50

I II I I

i H laquo

150 2 0 0

i l

250 3 0 0

fig 8 Spectre de masse du complexe aldeacutehyde alouiquo icide Uiioharbitiri

Speotromegravetre ugravee masse L KB 9 000 Ocirc entreacutee direct T^ - - -itO0

ig 9 - Spectre UV du glucose irradieacute 1 - traceacute en milieu acide 2 - traceacute en milieu basique

KIVLfc JE I tKFE PfclKAcirclki

I --bull i-re C gt 0 e rroies dald--hy ie ^

(-IiiCoucirc ltt jar ireacuteccedilarad

Influence de la nature du Kaz

Le rerderent radiolytique en aldeacutehyde ra

ugraveart de la nature de latmosphegravere dans 1

glucose en cours d i rradiat ion En part i

doxygegravene n est pas neacutecessaire agrave la reacuteac

- Influence de la tempeacuterature

On nobserve pas de variations dimportance ro

tempeacuterature dirradiation dans le domaine 0degC

vancicircie au-dessous de 0degC la teneur en aldeacutehyt

plus faible comme elle lest dailleurs pour

tie des produits de radiolyse de lamidon Il bull

dans ces conditions les radicaux libres former

moleacutecule de glucose se recombinent rapidement

glucose rad -raquo-B + H recombinaiscn

T 2 50 750 125 0 Dose krad

fig 10 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde raaloiique

y^- Premiegravere seacuterie de mesures bull Deuxiegraveme seacuterie de mesures

Apregraves irradiation le glucose est dissous en concentration molaire dans de leau distilleacutee

Temp uc +00

fifjll - Influence de la tempeacuterature d malonique radioformee

bullPremiere sirie de mesures bullDeuxiegraveme ceacuterie de mesures

irradiation sur la quantiteacute daldeacutehyde

i COC L- vla _ i W

bull-bull gt - - - U - U L i bull lt

bull bull bull - bull bull _ bull bull bull c r i o y -

-aitre iuml a u t a i t i l - i inu c r t a r t e

bull- v o v - i i r- - bull - -OJ-

L ara y x gte c bull re 3i t

i V----- r e Lrv- ij a bull_bullbull-

= -irT i v ie laquoa t i t v bull- -iv J pound -bull JCI1 e r a d i o f c r r v 5 - en

_ e t (bull - r pound oa - - - o- bullbull -o i or a r n b l e e = e e l --c

a - i i ^ ] - ampl -poundbullbulllaquo OLVOL rof i - t -o r a u c-noJIcirc t i o r J e deix

bull aa- - - t - c -

- -1 bull -e - e bull r eacute cdV-rac a j x j u M e Jiuniiii tC- a t t r i -

iil v agrave bullbull t a b i i ^oi-e t i e ia i - v hyror--i- e t re I C J h y d r o -

1 bull- i-j co u t -ox Je e a u CC-J l i a i s o n s r - e r n e t t r a i e n t

AIU j a r t l e t r a f e - t ci eacute no r e i t le 3 i r o l e ^ u i e s a c t i v eacute e s agrave l e a u

t_ r icirc amp i t r e j a r t une p a r t i e de l eacute r e r r i e r e ccedil u e s e r a i t a b n o r b eacute e

r l u ^ r r Jr tur ir

ltt r a n s f e r t agrave l e a u

r a d i o l y s e

rjj-t bullbull_bull agrave e s l i a i s o n s h y d r o g egrave n e

I ig12 - Influence de deux mois de conservation de glucose irradieacute sur le spectre en lumiegravere visibleapregraves reacuteaction avec lATB 1 - Tempeacuterature de conservation + 30degC 2 - Tempeacuterature de conservation 0degC 3 - Tempeacuterature de conservation - 40degC

DO

53

2

f

05 laquo

03- ^y

01-

1 10

1 3 0

H u m i d i t eacute (

fig-13 ~ Influence de lhumiditeacute du glucose sur la quantiteacute daldeacutehyde maIonique radioformeacutee

- 27 -

Les radicaux de leau pourraient eacutegalement particix-er agrave leffet

protecteur en donnant par recombinaison le glucose de deacutepart ou

on modifiant 1 eacutevolution des radicaux mis en jeu laquoans la formashy

tion de laldeacutehyde- Cot aspect sera eacutetudieacute ulteacuterieurement avec

le rocircle des OH-

mdash U effet activateur preacutepondeacuterant aux teneurs en eau eacuteleveacuteer

correspondant agrave ce que lon deacutesigne par effet secondaire et at-

trifcuable aux radicaux de leau hautement reacuteactifs

radiation V glucose raquobull aldeacutehyde nalonique + autres produits de radiolyse

[radicaux intermeacutediairesmdashaldeacutehyde malonique + autres produits de radiolyse

f - Influence des piegraveges agrave radicaux libres

Laddition de K Br supprime les radicaux OH de leau formeacutes en

cours dirradiation La teneur en aldeacutehyde malonique est alors

constante pour des teneurs en eau comprises entre 0 et 75

g - Influence de la structure cristalline du glucose

La structure cristalline du glucose irradieacute contrairement agrave ce

qui a eacuteteacute observeacute avec laciditeacute radioformeacutee Q53]ina pas dinflushy

ence sur la quantiteacute daldeacutehyde obtenue On peut penser que les

diffeacuterences observeacutees entre les formes anomecircres du glucose ou eacuteii-

tre les divers sucres isomegraveres lorsquon effectue les irradiations

agrave leacutetat solide sont effectivement dues agrave la steacutereacuteochimie relative

des groupements hydroxyle

h - Influence de la configuration anomeacuterique du glucose (fig 14-)

A leacutetat solide le glucose 3 conduit agrave un rendement radiolytique

16 fois supeacuterieur agrave celui du glucose commercial qui est constitueacute

principalement de forme a comme nous lavons veacuterifieacute par chromatoshy

graphic en phase gazeuse des deacuteriveacutes trimeacutetfaylsilyleacutes

532 Longueur donde nm

^ i n uo-nerl re ri- o - r u ie arit-- -i a iagraveocirchyie na loni rv i i iofcrraeacute

t i^coo 0

^

CH2OH

tfUgrave Cs-^mdasho

r ~- L CHOH

HO^C 3 amp H OH

D-G111CQSE

CHOH CH2OH

anomfere (3 bull X _4Bnm_ere o-

Mar Liair-2 isotopiques

Cec cxjl-rierces nous ont conduit agrave travailler dans des corciii-

ii re ot pas rigoureusement anhydres puisque les composeacutes -

-- - o-i livreacutee er solution aqueuse Mais avec 10 dhuiriditv

-i ours lapparence physique dune poudre et la figjre S bull

ratre ue le rocircle de ces 10 est faible sur les proportion

jeacutehyde malonique radioformeacute

le coiution de glucose marqueacute (Cj ou C s ) est incorporeacutee de fa-

] lus homogegravene possible agrave du glucose froid anhydre la teneur

eau finale est de 10 le meacutelange est ensuite irradieacute agrave 0 Er-

Apregraves dissolution distillation sous vide et purification par v-

tnatographie du complexe avec lATB les concentrations en aldeacutehv

ma]onique sont mesureacutees en moleslitre par colorimeacutetrie (D0- gt

du complexe ATB) en se reacutefeacuterant agrave une courbe eacutetalon les activit

deacutetermineacutees par scintillation sont exprimeacutees en coups par 10 m

al de solution Capregraves deacuteduction du bruit de fond)

- 30 -

[As (malon)l As (glu) J A

nb coups Lactiviteacute speacutecifique As Crnalon) = des eacutechantillons

nb de moles est pratiquement constante au cours des trois derniegraveres opeacuterations

le complexe eit donc suffisamment purifieacute-

Or deacutetermine eacutegalement lactiviteacute speacutecifique As (gluj du glucose A devrait repreacutesenter la fraction dal-

JA deacutehyde malonique provenant de lextreacutemiteacute du glucose marqueacute (1 ou 6)

Cependant nous lavons vu le glucose est le siegravege dune radiolyse

i terne par les particules de lisotope radioactif- De laldeacutehyde

malonique marqueacute est susceptible decirctre produit en quantiteacutes daushy

tant plus importantes que le stockage avant irradiation a eacuteteacute plus

long Il ne perturbe pas de faccedilon appreacuteciable la densiteacute optique

agrave 532 n-m- (le glucose marqueacute est en quantiteacute neacutegligeable) mais

augmente lactiviteacute et par suite lactiviteacute speacutecifique

Afin de calculer le terme correctif du glucose marqueacute est ajouteacute

agrave du glucose froid deacutejagrave irradieacute dans les mecircmes proportions et les

mecircmes conditions que preacuteceacutedemment Laldeacutehyde malonique radioforme

non marqueacute est utiliseacute ici comme entraicircneur et on mesure lactishy

viteacute speacutecifique du complexe purifieacute que lon rapporte toujours agrave

celle du glucose pour tenir compte des fluctuations de marquage

|As (malon)|

[ AE (glu) J = B B

bull Cest en fait la diffeacuterence A - B qui repreacutesente la fraction dalshy

deacutehyde malonique formeacute par irradiation provenant de lextreacutemiteacute

eacutetudieacutee de la moleacutecule de glucose

Les reacutesultats sont rapporteacutes dans les tableaux 1 et 2

On peut en conclure que lorsque le glucose est irradieacute agrave 3 eacutetat soshy

lide agrave la teneur en eau de TO semblable agrave celle de lamidon inshy

dustriel 23 de laldeacutehyde malonique sont issus de lextreacutemiteacute alshy

coolique et 13 de lextreacutemiteacute aldeacutehydique- Aux erreurs dexpeacuteshy

rience pregraves la somme des fractions corrigeacutees est eacutegale agrave 1

Tableau ndeg 1

Glucose J C B

Teacutemoi El rradieacute

Chrolaquoatograpnie Ndeg 1 2 3 i 5 1 P 3 k 5

Concentration de leacuteluat 365 k8 bulla 237 86 155 6 81 15 x 10 mml

1er comptage corrigeacute 597 596 5gt2 258 31it 5668 2336 3152 4950 coups10 m

2egraveme comptage corrigeacute 599 ^95 53 223 30H 5658 2259 2758 52t3 coups10 mn

Activiteacute speacutecifique 1 16 12ltt 12 111 362 365 389 389 328 x 10- coupe10 mnm

Activiteacute speacutecifique 2 161 103 12 9ltt 350 365 376 3raquo0 ii 9 x 1C- coups10 mnm

Rendement total 60 33 7 E 53 20 10 E

IV ne ugravet J ^rrcc lion

ionibrc do ^oupjiO mn tour 0 rj iicoce Jo deacutepart

A c t i v i t eacute opocircciiiiue on coupunio Lev 0 ru du ^lucoiio -k iucircparl -

A c t i v i t eacute speacutec i f ique moyenne do 1 a Lileacutehy malonique p u r i f i eacute (coupanolc 10 mu) raquo t o 9

Propor t ion As mal or

AJ g l u

l-ro

Ai rrjaJu

riv

Giucoije i-C

I r r a d i eacute

Chromatographie Ndeg 1 1

2 3 lt

Concentration de leluatl 118 95 91 pound60 IS1- 1 Iuml 50 bull

1er comptage corrigeacute

2vvfi -yr-iit--

ActiviU- C- i fi

Rendement l rtaj

Terme de correction - V7fclt-

Nombre de coups10 mn pour 01 ce de gluc ose de deacutepart 9 600

Activiteacute speacutecifique en coupsmole10 mn du glucose de deacutepart 21109

Activiteacute speacutecifique moyenne de laldeacutehyde malonique purifieacute Ccoupsmolo10 mn) 45109

As malon Proportion mdash raquo 214 As glu

Proportion corrigeacutee

As maloni As malon] glu I As glu

lt 000

gt010 9

16 9 10 9

- 25 -

La moleacutecule daldeacutehyde malonique contient donc toujours soit le

bullarbone 1 du glucose (dans 12 des cas) soit le carbone 6 (dans

icirc de cac) ce qui exclut leacuteventualiteacute de formation agrave partir

de atomes t3 ou ^^5 dailleurs peu probable car elle neacuteshy

cessite deux ruptures de la chaicircne carboneacutee

- Propositions de meacutecanismes

Leacutenergie de la radiation va entre autre exciter la moieacutecylo w

TUagrave la rupture- La reacuteaction corrneicera par la scission de Is Iilaquo

son la plus faible Nous discuterons plus loin les facteurs cor c

rationnels qui peuvent orienter cette coupure initiale On peut

proposer deux meacutecanismesi compte tenu de la double origine de la

deacutehyde nalonique

a - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute alcoolique

La rupture initiale de la liaison heacutemiumlaceacutetalique peut ecirctre e

visageacutee comme une scission conseacutecutive au deacutepart dun radin

H du carbone 1 cette eacutetape endothermique neacutecessite enviroi

92 kcal

H OH 0 OK

c bull c

a (CH0H)3 (CH0H)3

S s c i s s i o n

0 CH MJrad bull CH

CH OH CH 2 OH

I glucose II

La rupture de la liaison C 3 - C 4 (83 kcal) et le deacutepart dun H

du carbone 6 (99 kcal) neacutecessaires agrave la formation de laldeacutehyde

malonique peuvent ecirctre suivis de leacutetablissement dune double

liaison C=C (-egraveh kcal) Un des radicaux (III) obtenus est un

glycol allylique On pourra consideacuterer un radical comme une

espegravece deacuteficiente en eacutelectron donc stabiliseacutee par loxygegravene-

0

copy

1 a iiflicircryde inaj -ije

bull bullbullgt i i^ i torrvid iuiro ( I I ) cnbi- ecirc t r e conf i r

ijfe e ocircviucircoicirc-cc- au la iuml ia ra to i ri- _ igt5] i a c ide 5

iquucirc (VI)

- 3 -

O CH

C

(CHOH)

I H r ~ CH

I Ciyii

I I

0

b - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute aldeacutehyacirci^-jg

Le deacutepart dur hydroxyle OK neacutecessite jie eacutere celle de la rupture de la liaison C mdash O heacuteria

Lattaque en C a est susceptible de conduire agrave selon le processus suivant compeacutetitif du preacute^

H 0--

-C

H C ^ OH

(CHOH)

I CH

ad

O CHjOl c_oi

I VII

- amp -

Apres coupure C3 mdash C4 et reacutearrai pounderrciit (^ kcaiuml )

H OH ii

iC mdash OS

CKOE

0 Ci

CiiOK

VII

Ciijugrave

VIII

i-aldeacutehyde iralcnirje cet obiom r ar hyagraveroiv^c -io bullbull

du dosage en milieu acide

- mdash c

CHO

0-0-

CHO f

r-CKO

aldeacutehyde malonique

Remarque On peut envisager aussi daboutir agrave la forme eacutenolique de

lacetal daldeacutehyde malonique cependant leacutenergie neacutecesshy

saire est supeacuterieure (19 kcal)

- 39 -

H 0

i C

| 1 HC

J -CHOH

CHOIi

1

CH

CB^OH

Examinons agrave preacutesent comment ce5 icirc pothegraveses saccordent avt-j It-J

variations observeacutees de rendemen radidytique en fonction des

conditions dirradiation et des aracteacuteristiques du glucose

mdash La preacutesence doxygegravene nest y -bull neacutecessaire pour lexplicatio

des deux meacutecanismes elle nu pas non plus dinfluence sur la

quantiteacute daldeacutehyde malonique ruiioformeacutee-

mdash La constance du rendement radiolytique en fonction du deacutebit de

dose deacutecoule de lobservation preacuteceacutedente les pheacutenomegravenes de

diffusion gazeuse (0= par exemple) nintervenant pas

mdash Il est difficile de relier les variations en fonction de la temshy

peacuterature dirradiation aux hypothegraveses eacutenonceacutees Si certaines

eacutetapes sont endothermiques dautres produisent de leacutenergie et

le bilan global doit ecirctre sensiblement nul puisque la concentrashy

tion daldeacutehyde malonique reste la mecircme entre O^C et 8odegC Or

les meacutecanismes a et b sont endothermiques Il na pas eacuteteacute tenu

compte des eacutenergies de reacutesonance qui peuvent stabiliser certains

radicaux (allylique en particulier) ni du facteur entropique

De plus le couplage avec dautres reacuteactions se faisant sur laushy

tre moitieacute de la moleacutecule est susceptible dapporter une partie

de leacutenergie neacutecessaire

bull b orvi- or 1er f a ib l e s irvv iri

rrv c i a eXfo i i Un-- i

bull bull i i i la x uvvc ceux AcircQ l - a H

j-t J iecirc^oxygl jTOise ai iJe kl ucircri bull

bull_bull bull-bull riri e reacutejerlto i t rbr

gtil - c K ^ e r t j cur ie tcie- er

et t ai a i J i t io ie c ^e bullbull t cera

c- F L( raquogtpound-huxi-- raquo j bull -e ieiJ ^orif or-

i -rtiiej ont r eacute a c t i v e s avi-c Loorr

iil io ia-icirc lec o rb i t a l e Libres de^

a^ u c t raiwar t ir a r a l l egrave l u a avec la

i L bull - o^c r--^le alt f l u^e ^ouc-

i- bull-bull - bull riabullbull- f ac i l i t e - d ouve r tu re

i-- a r j bull i bull s i o n acircani - anonegravere B uc

-ic- ccriit e offot i jr rcr-ierrert

fii- -ltbull - ircrta

g bullltx

v

0 0 n

R

lti o ^ v ~rv

0 0 B

I

A C F sont reacuteactives B D E sont inertes [55]- Incorporeacutees da

un cycle agrave 6 centres At B C conduisent aux trois conformations

dun composeacute anomegravere amp dont 2 sont reacuteactives D et E corresponde

agrave une forme o non reacuteactiveraquo dautre part S ne peut repreacutesenter -

cycle pyranose

0 -o-

1 I

CHjOH

etegravese dne attaque sur le carbone en position 2 dans le

iiicircre b est confirmeacutee par la quantiteacute daldeacutehyde malonique

formeacutee dans le glucose le galactose et le mannose En ef-

la corfiguratior anomeacuteriaue de ces trois sucres est iden-

(fcrne bullgt largement preacutedominante) et on peut penser que la

--ipatier au premier meacutecanisme est semblable La position de

roxyie e imposeacutee par lencombrement de CH sOH est eacutequato-

pcr ie glucose et le galactose et axiale pour le marrose

ior poundeacutereacuteraiemeit plus labile Expeacuterimentalement le mannose

it i uicirce quantiteacute daldeacutehyde ma ionique supeacuterieure agrave celle

oacirce et au galactose

Sriverraquo les conformations preacutefeacutereacutees

Glucose

OH en 2 equatorial OH en 2 axial

Or

OH en 2 equatorial

- lto -

Extrapolation aux polymegraveres

Les rendements radioly tiques rapporteacutes comme luniteacute deacutenergie le

rad agrave 1 gramme de matiegravere irradieacutee de deux polymegraveres le maltose

et le maltotriose sont intermeacutediaires entre ceux des formeacutee raquo ot

S du glucose

Or la conformation de la liaison glycosidique est ogt dans les deux

polymegraveres celle du reacutesidu reacuteducteur est principalement 5 (veacuterishy

fieacutee pour le maltose par chromatographic caseuco des deacuteriveacute- trishy

meacute thy 1 silyleacutes) Il semblerait donc qo tous les groupements arhy-

droglucose sont sensibles agrave leffet primaire -uils soient initia

lerert libres ou inclus dans une chaicircne gluconidique Dailleurs

dune part les meacutecanismes proposeacutes plus haut ne mettent pas en jeu

le carbone dautre part la diffeacuterence de position de 1 hydro-

xyle en t dans le glucose et le galactose eut sans influence On

doit donc tendre pour lamylose au mecircme rendement que le glucose -gt

tableau 3

ciyni CcedilH2OH

S OH A OcircH

Types de polymerisations de lamidon

amylopectine

)H OH Glucose 3 I rcsidu

^

llltlH 2 reacutesiduraquo

Kaltoeriost 3 reacutesidus

CBjO

deg J

C H2deg

CH20H CHjOH a l l o a o laquo I t roae

CHO

CH20H r i b o s

g l u c o s e

CHO

VII o mannosfl

CH 20H CH 20H CH 20H CHjOH guloae idoso galuctose taloiraquo

x y l o e c CHjOH

l y x o s e

CHO

t CH2QH

tfrytbro se

CH20H t h r eacute o s t

h Cil 20H

a l d eacute h y d e g l y c eacute r i q u o

Configuration dos ALDCSi-

- i7 -

III - ETUDE DE Lbull EFFET OcircECOJJD SE

L eacutetuje de la formatior daldeacutehyde rca Ionique agrave partir de sucirclu-

io do flu cosy a --to rrotiveacute- ir lo fait que dans 1aridor irdusi-

rou 1 avjii Jit ue -juantit or neacutegligeable deau est vrais erb la io

rcrt ro^ onsable cor me dans bullbull glucose hydrateacute d ure partie de ce - bull

-oliiL- ISMre part u - caioiC avait eacuteteacute proposeacute r-ar J ~ he r

bull Tit ^oj j t il eacutetait inter-- ant do -eacuterifier ses hypothegraveses

Le poundj ucose cet irradieacute sauf speacutecification cor traire raquo sr s-gtlu-

lion aiueuse agrave la concentra tir de C M i tempeacuterature ordinaire bull-

bull reacute seiee dair ei r la dose bullbull C i Mr ad-

Les quantiteacutes daldeacuteh malonique formeacutees sont alors beo-cou

Lus importantes aue celles et rveacutees lorsque le glucose est irradieacute

bull- leacutetat sec Cette diffeacuterence s t due agrave la tajue des moleacutecules de

jeluteacute par les radicaux radioft -es de leau (effet secondaire)

- La radiolyse de leau

Le meacutecanisme de formatio des radicaux libres de leau est encore-

incertain Toutes les th lories partent cependant de la repreacutesenshy

tation suivante de lionis- lion

rad +

0 raquo- iiuml30 + e

Ces deux espegraveces peuvent se recoisbiner et provoquer la coupure de

la l iaison 0 mdash H

e + ^ 0 + ^ H + OH

ou reacuteagir sur l eau [55 agrave 57

e + H_0 - OH + H

H^O + ItjO ~ H a 0 + + OH

H30 + OH m- 21^0

e + Iuml^O ^ H + OH

Enfin les eacutelectrons peuvent ecirctre rapidement hydrateacutes ( 1 0 - 1 1 sec) [5S]

e raquo- e~ Therm raquobull e~ aq

- i(8 -

Les espegraveces initialesreacutesultant Je lionisation de leau sont

donc H OH e~ aq

Dans un second ter-ps -lles peuvent engendrer des espegraveces moleacutecushy

laires stables

IcircOH

-r OH

Lors d i r r a d i a - i o n i eai ire 1 hydrorvrnc rjcleacuteculaire e t l e erc

-yde ihydrc t e ^ r t i i p e r t rajidere t bull ne r eacute a c t i o n er chaicircne

__y agrave 60]

Hi + OH mdash HO - ii

H + IcircLO laquo- bull 0 + OH

H + ^degs ^deg

L preacutesence doxygegravene dissous de nouvelles espegraveces transitoires

ont forneacutees

H bull- 0 2 ^ H0 2

2H0 2 raquo-2iE02 + Craquo2 OH reacuteagit avec i^O maintenant en

OH + H ^ ^ H0 2 +^0 excegraves devant H^ [57

H + OK raquo- K_0 ]

Leau pure ou satureacutee doxygegravene irradieacutee conduit agrave dec intermeacute-

diaires qui en se recombinant restituent plus ou moins rapidement -

leau de deacutepart _

Lorsquune partie des radicaux OH est utiliseacutee pour reacuteagir avec ^

un soluteacute par exemple le glucose il y a accumulation de peroxyde S

dhydrogegravene -

i

- 9 -

1 i i 2 0 mdash H + Z OH

K K + 2 0 2 H 0 2

2 HO s - Kg0 3 + 0 2

2 pound plusmn j c o s e + 5 OH raquo p r o d u i t s de r a d i o l y s e

c ^ l u c o r - e + ^ H 0 + 0

La presence de peroxyde dhydrogegravene dans les solutions io r_ r

ou agraveaicircu 1urido humide ( jgt t) irradieacute a eacuteteacute er effet mcrtreacuteo

colcagraveneacutetrie [5S] Il ne provient pas du glucose- lui-mecircme r -

en trouve pas jar irradiation agrave leacutetat sec [59] [^0]

Irflueree des conditions dirradiation et des caracteacutericti -

a - influence de la dose et de la concentration

Lors des irradiations du glucose sec ruuz avons noteacute bullbullbull

quantiteacute daldeacutehyde malonique variait lineacuteairement ave bullbullbull

pari la dose dirradiation et la quantiteacute de produit irr--

dautre part-

Les caracteacuteristiques de leffet secondaire sont sensiblerie

diffeacuterentes (fig 15 et 16)

mdash Ainsi la concentration daldeacutehyde malonj icirci crnicircl i v ^

dose et tend vers une limite Aux fortes doses dirradiai c

et aux faibles concentrations de glucose on observe de

plus une deacutecroissance Ceci peut ecirctre imputeacute agrave la radiolc

de laldeacutehyde malonique ou agrave sa destruction par reacuteaction

secondaire avec un autre produit de radiolyse par exemple

aldeacutehyde malonique - raquoraquo hydroxy-alcoyl peroxyde mdash-^ acide maionicr-

En outre la formation daldeacutehyde malonique est indeacutependante

de la teneur initiale en glucose dans un certain domaine do

concentration On peut adopter pour expliquer ces variations

une hypothegravese voisine de celle de ALTMANN [61]

- 50 -

Dose (Krad)

ir 15 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde malonique agrave partir de solutions de glucose

M 1 - concentration initiale du glucose TcggF

M 2 - concentration initiale du glucose -7mdashbull 3 - concentration initiale du glucose

2D

- 51

c j CM [ C O

oj

02

10 r2 i6-i 21G1 [Glucose] mi

figlb - Influence de la concentration initiale en glucose sur la variation de la quantiteacute daldeacutehyde malonique radiofonnee (solution eau dis t i l leacutee dose 0 f5 Nrad)

o c lu

-bull M bull i f bull u - 1

r - a r - i - a w c bull 1- bull i -ni

dcc- J i r r a d i a t i o r

^ = i(UcircH k (Pbdquo ) (oH) d eacute d u i t de raquo- (lt) e t ( 3

o o r r s c Gi d u t r _ i t u

f a ~ t e u r de c c r v e r c i c r G It r e r d c n e j t e f o r n a t i o den aux Oli G 1 - D e t i c ue~- v a l o j r i u i t i a l e u du g l u c o s e e t de P

l e - r a d i c a u x d i j i a r a i s j e n t e C ~ 1 0 ocirc e c Donc

agraveOH

7 OH =

bullpoundbull ampC e t u GOH = OH ( k g l u 0 + kj P Q )

cr GOH

en r e m p l a ccedil a n t d a n s ^

dll k a G(OH)

ltD ~ k g l u 0 + k p P 0

( g l u ) on p o c e K = k a [G ( 0 H ) 1

k g l u Q + k P 0

9- ^ j j = K ( E l u ) = K ( c i u 0 - M)

- 5 -

(glu - M) = K M d H - d (8 l uo H) car gluc - constarte

= - A ducirc (eiu0 - K)

^ glu - H = C e c o

pour D=0 K=0 C=poundiu0

15- Cpoundiu0 - Hy = giuc (e gt

U M = gluc (1 - eK D)

la representation de cette fonction est donneacutee firre

La juartiteacute de produits radioforrceacutes donc daldeacutehyde maloniyue

ivor la dose puis tend vers une limite

Le- reacutesultats expeacuterimentaux sont plus complexes et aux fortec

plusmnoir lavons vu laldeacutehyde malonique est lui-mecircme deacutetruit

Un calcul semblable permet dexpliquer lindeacutependance viocirc~agrave-

de la concentration initiale de glucose

par deacutefinition on peut eacutecrire

i amp r I u l icirc k bull (G OH) 1 dH

k1 elubdquo + le P

dapregraves 8

k G (OH) 6 GM = S i uo G M = rendement de

k glu0 + kp P 0 formation de

17- agrave - -Jpound-L_ bull _Ji_ipound G H k G(OH) k glu0 G(OH)

Lorsque gluQ ^ P Q GM est indeacutependant de la concentration en

glucose

Cest le pheacuterioegravene important traduit par la courbe theacuteorique figu

et observeacute expeacuterimentalement figure 16

G i j 0

Dose

f i r - - Repreacutesenta t ion graphique de M = J 1U 0 (1 - e~ )

Glo 0 laquop Glu 0 gtP 0

fig T8 - Representation graphique de J_ k 1 kp Po gH gTOcircET (en fonction de la concentration en glucose)

k iTOcircST + k glu0

- gt -

I l faut orf i otor ro l e ra ort r^-U-hy it- ma i oni-jue radifucircrir

lt- io t-ilaquobull-bull i rr iitgt -bullbullbull ru i r --lArab L lt-ltt laquoari a gt oree

r ^ t i c bullbull f~-bull OJ-o aug^ei i c i i ^ - t -- l nvu- v irL- f a i t

bullbull bull bull L r jr t M - i - ra o^^ av-- le r - 1 -

ni bull i- rcrt v J 3 rt i ~i l i ocirc rerre CH

ave- JI k ie 16 CH M - 1 2 c 1

Lour ad ii tier avs irra-Jiatio di iie la -j-uajLiiI- daldeacutehyde ma-

loni jue (fie- ^ ) ampJ- revanche lef fc t est iwcroocirc apregraves saturashy

tion dec solutions par le p rot oxyde dazote bdquoG qui induit la forshy

mation dec radicaux OH agrave partir des eacutelectrons aqueux (fig 22)

e aq + iumli20 raquo- K 3 + 011 k = 86 1Q 3 M1 sec 1 [63]

Lespegravece reacuteactive de 1eau responsable de la formation de 1AH

es donc bien le radical OH

- 5 -

fig 19 - Influence de la concentration en glucose sur le nombre de moles dAM radioformeacutees par moleacutecule de glucose-

- 56 -

i

j

532 1

i O a 1

i 20 bull

1 i

10 lt

i

^y 2 4 6 8 10 12 Pil

fig 20 - Influence du pH dirradiaiumliOiumli sur la formation daldeacutehyde aaloiugraveque laquo (solution molaire de glucose dose 2 Hrad)

tPieges agrave OH] m

fig 21 - Influence de la concentration de divers piegraveges P -iia libres sur la formation daldeacutehyde malonique -~u - -s - lirradiation Y du glucose en solution -olcire

1 - CH3 CH OH

2 - CCH) CE OH

3 - K Br

60 -

- 5 mdash 1

51er-

f iCcedil 22 - Evol^t io le -I-ilv^- ial^1i c x ucircaii1 ormeumlegrave ^onct ion de la conceji trat icirccr uc ^IUCQJU OU preacutesence de

mdash 1 - KbdquoQ

mdash 2 - Teacutemoin eau distilleacutee

mdash 2 - CK3 CH OK

- 61 -

kcrarrie Le r a d i c a l OH ea t connu pour ecirc t r e un pu issan t cxyia

r eacute a c t i o n avec KMn04 e s t pa r exemple l a s eu l e oj i l J

j o r t orrre ur r eacuteduc teur - Dune jjianiere geacuteneacute ra l e i l

s u s c e p t i b l e d a r r a c h e r un hydrogegravene

H K

I ^ I R C mdash 0 mdash K ^ O H raquo - H C f R mdash C C

I ^ I R fi

E rrilie busiq-je i l e s t deacutecoEposj e t le r a d i c a l C

possegravede des p r o p r i eacute t eacute s semblables

OH OH mdash HjO + 0

K K

I ~ ^ _ R mdash C mdash 0 mdash H ltdeggt0 R mdash C mdash 0 + vil

I ~ I R R

R R

I I O H + S mdash C OH R mdash C mdash 0 + K_

I

- Marquages isotopiques

A une solution 5 10 M de glucoso pH 1 1 satureacutee doxygegravene esz a c

teacutee une faible quantiteacute de ce sucre marqueacute au 1 4 C en position Cx

ou C s

Apregraves irradiation (5 Mradi 130 kradh) laldeacutehyde malonique est

seacutepareacute comme preacuteceacutedemmentraquo Les purifications du complexe ave 1 bull

sont effectueacutees par cristallisations successives dans leau et par

chromatographic de partage sur colonne de cellulose Lactiviteacute

speacutecifique eacutetant constante au cours de 5 opeacuterations on estime que

le complexe est suffisamment purifieacute

Glucose rrgtaroieacute on p o s i t i o n

11deg c r i s t a l ltdeg c r i s t a l - ^ 0 u r i i U a l i c c r i s t a l icirc e l u a t chrc-

i - a l ( n o i e s ) i bull 0 mdash - Q- V 10 - 5 10 _ - 0 06 10-

A t i v i t eacute t o t a l e VL- 0 s i Mi tes

10 o i 1 C S i j 10- J 0 1 0 t is- 10 e

- i v i t ocirc s p eacute - i - i 21 10

0 1 ) h

jucircoitioi ugrave

bull - i m a l I n o l e ocirc ) 1 1 8 E io-= 115 1 0 - 6 03igt 1 0 0187 10 - 0 05^ 1 0 _

gtbullbullbull ivitiuml t o t a l e o rs 10 minutes

o- bull5 10= i 10 s idj 1 0 - e10 10-

- icirc i v i t eacute speacute = i -3V o 1 0 iK 10 1 c iraquo 1 0 1 0 ltt 1 0 1 0

b 1 0 1 0

i ----is~iumlrt - S bull - - bull bull - -JIuml l ^ 1 5lt

La r a d i c l y s e i n t e r n e e j t i c i neacute^IigeaLiO levant c o l l e p rodui te r-ar

le rayonnement car l a juantivl- Jali-Shv-Jc- ralor i ^ e ferrreacutee ir

i r r a d i a t i o n 7 e s t t r egrave s s^ i icirc r i eure gt e ucirc p glucose j e

Les bull amprOto rer-reacute^prrTit rraio-iq^e contenant l e carbone rcarqueacute -n-t bullbullbull-i- - - LJvemert de 8 igt e t

10 icircioir 1^ -lLiBaiiumles a ldeacutehydiqje e t a l c o o l i q u e

P ropos i t i ons de ae--ajd^mea

ues meca-Jpoundr5 voa r -_-

i-i-jpound lt--v-2- -Liri T L

v l a i t que- l-Mg-^t ^ t i

viuml-ovoja^ pour l a r a d i o l y s e en mi l ieu

-bullelle en s o l u t i o n en tenant compte

r a d i c a l -OH de l e a u

- 63 -

On peut concevoir que lattaque du radical OH conduise agrave

chement de H- sur lhydroxyde du carbone t

H OH

Y CHOE I CKOH

I HCO^K iO

CK OH

1

H OH -C I CHOH I CHOH

HCO I

mdashCH I CJLOH

II

Le rearrangement du radical II aboutit apregraves rupture de la

C mdash C au composeacute III

H OH

-V CHOH

H C amp + 7 kcal

mdash-c

I CHOH i CHOH

CHjOH II CHCK III

te composeacute III peut ensuite eacutevoluer agraveampns deux voice digegravere1

H ^0

I

a - Hydrolyse de la liaison aceacutetalique

CHO

CHOH

__ CHOE CHOK

COM

CEO

CKOH

CE OH

IV

l

H OH C

_ II

v- 2 C bullbull=lt-

Laiiic - i et cr suite rOcej^aire dc

-ur ie carl-o-e c du r a d i c a l V c e t t e

j i t d i rec te-re c o i t ar i i t e r n eacute -

cc

c

CHC

ci-

ildeacutehyde r-aicrirje

rc conditions expeacuterimentales to de laldeacutehyde ralonique sont

i icr-eacutes i partir de lextreacutemiteacute aideacutehydique

Counure horolytiaus de la liaison acetaliccedilue

Le radical III pourrait aussi conduire apregraves coupure horcolytique

de la liaison C mdash 0 heacuteniaceacutetalique sercolable agrave celle postuleacutee en

rrilieu solide s la forme eacutenolique de laldeacutehyde nialonique

K 0)

l c I

CHC i I CHOK CKO

CKO

omdash-mdashOH

CE OH

III

8h kcal CH I CKOE

- 6J -

CHO CHO

I I bullCHOK laquo- CH

f 1 ltCHOli CKOH

XII XIII

lit-rai responsable de la formation ugrave partir de bullbullbull-

rLi al tccli ie I riucose de seulement 0 de laldeacutehyde- r-~

Or p e t er effet penser quen milieu liquide bullbull

r aux pi extrecircmes lhydrolyse est plus facile

la -jeupure horr-dy tique

biccussion

Le-iuml variations de la concentration en aldeacutehyde mala ni que ob^t rv----

en fonction de la dose dirradiation et de la concentration e -

bullcse sert compatibles avec tout node daction indirecte

Lee effets de xalcooi du bromure de potassium et du protoxy-i--

d --ote ronf irment i attaque initiale des radicaux OH

linfluence de loxygegravene est nulle et ce gaz nest pas impliqueacute

dans lexplication des rcecanisres

I] est difficile de comparer les rendements raaiulj tidies du glushy

cose du mannose et du galactose les pourcentages relatifs dej

formes or et 9 eacutetant diffeacuterents en solution dans leau

En milieu basique la stabilisation de la forme eacutenolique de lalshy

deacutehyde malonique peut expliquer le rocircle favorisant dune eacuteleacutevation

de pH

En conclusion les meacutecanismes proposeacutes ici sont assez diffeacuterents

de ceux deacutecrits par Scherz Nos reacutesultats expeacuterimentaux ont montreacute

en effet que dans les conditions dirradiation utiliseacutees (solution

dilueacutee pH eacuteleveacute) laldeacutehyde malonique provenait contrairement agrave

lhypothegravese de cet auteur principalement de lextreacutemiteacute aldeacutehydique

du glucose

- CC -

- Extrapolation aux polymegraveres supericirz (fipound- 2)

La comparaison des re demets Ju glucose du rraltose et du maltti-

trio^e net e eacutevidence le roio Au r^rb^nc i

Lorsc- roi -vi o-t xrri li ]eacute in la lai^oi pound lycos i il j e il ny

a plu s pe_- it i 11 teacute d at tu e r ar 1er r in aux Li je eau corrt-

il est oslieacute dans les meacutecanisme- deacutecrits r 1J- ha-it

Seul lej cyles A correspondant bull 1 ex i reacuterri teacute rcr reacute iuc t ri -e

chaicircre irrite cdiraieit i laldeacutehyde rralcri pjc (ne hydre lye

de la liaison jlycosidique serait neacutecessaire) Jre f ra bull tio Je r

dicaux CH Je leau part ici erai t r le y-le E C - d autr-s

reacuteactions et eraii or censeacute ueje LIA Li lisat le - ia [reduction

daldeacutehyde rraionisue -iui deacutecroicirctrait e fonctic de la lorQuer

la chaicircre

Jre extrapolation ugrave 1 any lose condi t ugrave admet tre vc leffet bull-bull

condaire serait donc neacutegligeable Ceci cat en accord avec les reacuteshy

sultats obtenus sur lamidon irradieacute agrave leacutetat solide pour lequel

les concentrations agravealdeacutehyde malonique r augmentent pas aux forshy

tes humiditeacutes contrairement agrave ce que lon pourrait attendre de

1effet secondaire

Dans 1isomaltose les carbones 4 des deux cycles sont libres et

rien nempecircche quapregraves hydrolyse ils participent tous deux agrave la

formation daldeacutehyde malonique cest ce quon observe en effet

expeacuterimentalement

67

fig- 23 - Irradiation du glucose et de ses polymegraveres en milieu liquide agrave diffeacuterents pH

1 - glucose

2 - maltose

5 - maltotriose-

oi^h^-uirifmdash

te rr--t lti J u b i

i _a JOI-bull i bullbull l-it-hyis rraiori _bull = oer est ajouta -J volume

A_-ide d thiobarbiturique 072 g

Acide trichloracitique 1 y g

1^0 QSP 100 ml agrave 20degC

Arregravef chauffage agrave 6CdegC pendant 60 irn le meacutelarge est refroidi et

lu densiteacute optique agrave j32 rn est lue agrave laide dun spectrophoto-

mttre Optica CFt R

EVAPORATION DE LALDEHYDE MALOKIQUE

Laldeacutehyde malorique est seacutepareacute ainsi que tous les produits de

radiolyse volatils par evaporation sous vide agrave ^ucircdegC et piegeage

agrave -TS6degC (fig 26)

La solution est preacutealablement acidifieacutee par 2 ml HCL

- 69 -

qgSTALLISAilOi DU COMPLEXE

Le- -urj IP-XC ATB-AM r eacute c i i t e c o u s ic r rce -le p a i l l e t t e s d eacute c

^J^-L uprucirc i a c i d i f i c a t i o n (HCL lt m l e t r e f r o i d i s s e r c e r t -ie

bull-iorr a r j e - j r c ^ I i e s t e n s u i t e f i l t r eacute s u r v e r r e f r i t t e H C t

JHtfCKATUuiiAiiilE

J bullbull 2- bull bull bullbullbull bull i Uo- a o i i U icirc L O _oro i c r e

bull i a v bullbullbull 1 bullbull c e- f i non a r t i bull J I O ^ s e n t eacute l i - i n eacute e s

icirc-e a v-- bull 1- i e u i a -bull= gt r J e deacute - a r t a t i c

c u i -bull--- lt iy irp l e x t- bdquo o n t a_L xiquCC-r ^ ic-

bullie taille aj ro rieacuteo aux quantiteacutes agrave purifier Un lavage gt

i iric I AT5 te lCA ei egttc-G et diverc produits de raJic

Le Oi ugte ~Lt ensuite -JluC par u ir-eacute lange ea - ampiumltce

mdash mdash Par compteurs type GEIGER KULLER les solutions ( C C bull=

iz eacutevarcreacutees agrave laide ciun eacute iradicircaeur sur des coupelle i -

niriurr Ces d e m i Ore dont introduites dans lappareil e bullbull

tauje ett automatique

Par scintillation liquide Apregraves oxydation dans un four agrave catiy

le C0 marqueacute est recueilli dans pound0 ml du meacutelange suivant (fir bull

Pour un litre

220 mi dalcool meacutethylique (solvant)

330 ml de pheacutenyl-eacutethyl-amine (fixateur de C0 S)

fOO ml de toluegravene (scintillateur primaire)

7 g de Butyl PBD (scintillateur secondaire)

pu ml deau (solvant)

Lactiviteacute est mesureacutee par scintillateur liquide

PREPARATION DALDEHYDE MALONIQUE POUR ETUDE EN LUMIERE UV

Laldeacutehyde malonique teacutemoin est preacutepareacute par hydrolyse acide du bis-

dimeacutethylaceacutetal du commerce (10 ml de solution molaire dacetal

2 ml HCl concentreacute chauffage agrave 30degC pendant 60 mn) (fig 24 - 25)

- 70

fig Zh - Influence de la concentration en acide sur lhydrolyse du bis-dimeacutethyl aceacutetal de laldeacutehyde malonique (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique agrave 267 ira)

- 71 -

fig- 25 - Influence du temps de chauffage agrave 600 sur la formation daldeacutehyde malonique par hydrolyse acide du bis-dimeacutethyl-aceacutetal (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique

267 ara)

ro c IUgrave-U -iu bull c a lt-T ur e^ ^Oucircte-bullbull-- bull - UL Zul i o bull bull bull

To IOiit agtregraves chauffage i^^C agrave I ocirctuve ^ojjj^^i i h e a r e r

ADUIIIC -ii- x-^r

t i l e e s t oifLCicircueacutee j ^ r

a) lyoLhplusmnlXLnzij bull icirc- ^ e l a ^ e tie icjij de ] lii-oae e t do KBr

t J -lplusmnlirO JX ougt2rcs

- 73 -

DIFFERENTES FORMES CRISTALLINES DE GLUCOSE

Glucose du commerce (Prolabo) anhydre ou monohydrate

Sirop de glucose eacutevaporeacute sous vide (20 mrr Hg 30degC) agrave laide dun

rotavapor Biiumlchi ou dans un dessicateur en preacutesence de P_Ofl

Glucose lyophiliseacute agrave laide dun appareil Sogev type Subii-i

CHROMATOGRAPHIES GLC

Preacuteparation des deacuteriveacutes trimeacutethylsiJyleacutes Le sucre J5 mg) est

dissous dans 1 ml de N N dimethyl formamide qui a our proprieacuteteacute

nous lavons veacuterifieacute de conserver la configuratio anomerique La

silylation est reacutealiseacutee par 1 ml de N 0- bis-tri-ieacutethyl-silyl-

trifluoro-aceacutetamide O de trimeacutethyl chlorosila _e) Le deacuteriveacute obshy

tenu est susceptible decirctre chrouatographieacute en aase gazeuse

Chromatographie La chromatographie est effectue sur colonne SE 30

(2 m 18 de pouce) par eacutelution isotherme (c onne 200degC injecteur

250degC deacutetecteur 250degC) agrave laide dun chrom ographe F 30 Ferkin

Elmer

pH DIRRADIATION

lgtc TgtH -cyous sont nxeacutes par des tampon phospnate 05 M et les

pH extrecircmes sont obtenus par addition e soude ou dacide chlorhyshy

drique -

NOTA Le pH varie tregraves peu (lt 1 pIT en cours dirradiation dans

ces conditions

Vide primaire Coton de virra

Azote

liquide

(-1B0raquo Ciuml-

f

riuml 11

sp

l i Soj-ution U C - Glucose _ -

Agitateur bullbullgnetiqua

MEGE I I PIEGE 2

fig-26 - Meacutethode dextraction sous pression reacuteduite des deacuteriveacutes volatils scheacutema de principe

- TJ -

agrave Mlaquoraquoi|tugtl control (-were)

D D

f i g 28 - Meacutethode doxydation des composes marqueacutes ( intertechnique S A I l l bullcheacutema de principe)

- 76 -

CONCLUSION

Au cours de ce travail nous avons vu que laldeacutehyae malonique

Dcuvait ecirctre formeacute directement par irradiation du glucose sec ou par

1intermeacutediaire des radicaux de leau lorsque cette derniegravere eacutetait

preacutesente

Les meacutecanismes reacuteactionnels que nous avons proposeacutes ne sont sans

doute pas la traduction exacte de la reacutealiteacute mais ont lavantage decirctre

en accord avec les reacutesultats expeacuterimentaux

Leffet direct conduit agrave une production daldeacutehyde malonique proshy

portionnelle agrave la dose indeacutependante du deacutebit de dose de la temshy

peacuterature dans un vaste domaine de la preacutesence doxygegravene et de

leacutetat cristallin du glucose En revanche la teneur en eau et la

forme anomeacuterique du glucose jouent un rocircle important Par marquage

isotopique on a pu montrer que les deux extreacutemiteacutes de la moleacutecule

du glucose participent agrave la formation de laldeacutehyde malonique

Lextrapolation aux polymegraveres lineacuteaires (maltose maltotriose) met

en eacutevidence lindeacutependance du rendement de radiolyse vis-agrave-vis de

la liaison a 1 - 4 et permet de penser quil tend vers celui du

6 I ^ u i i c ugraveo110 i camelo te

Leffet indirect est lieacute agrave laction des radicaux OH de leau Il

se manifeste lorsque le glucose est irradieacute agrave leacutetat suffisamment

hydrateacute ou en solution Dans ce dernier cas et en accord avec la

theacuteorie geacuteneacuterale la concentration daldeacutehyde malonique est indeacute-

peacuteiiugravecujLt de la concentration en glucose dans une large mesure et

ne varie pas proportionnellement agrave la dose Loxygegravene est sans inshy

fluence notable mais on observe une forte activation aux pH eacuteleshy

veacutes Lutilisation de 1 4 C a permis dattribuer agrave lextreacutemiteacute aldeacute-

hydique du glucose lorigine de la plus grande partie de laldeacutehyde

malonique La polymeacuterisation du glucose par liaison 01-4 entraicircne

une diminution du rendement radiolytique Ainsi leffet indirect seshy

rait neacutegligeable dans lamylose

- 77 -

Il serait inteacuteressant pour continuer ce travail dextrapoler DX

polymegraveres plus eacuteleveacutes en utilisant divers polyholosides obtenu t ajregrave

hydrolyse meacutenageacutee de lamidon par chromatographie sur biogel jampr

exemple

Quoiquil en soit on a pu mettre en eacutevidence agrave propos de la forshy

mation daldeacutehyde malonique des diffeacuterences de comportement di rlucjo

vis-agrave-vis du rayonnement ionisant selon ou il est libre ou irccrrcr-icirc-

dans une chaicircne glycosidique Ceci incline agrave la prudence danc 1-JZ-J~

polation au polymegravere des reacutesultats trouveacutes sur un monomegravere

- 78 -

ANNEXE

Nous rappelons ici les uniteacutes utiliseacutees en radioactiviteacute et

nous indiquons leurs eacutequivalents biologiques geacuteneacuteralement fondeacutes

sur les effets que produisent les radiations ionisantes dans lorshy

ganisme

On trouvera les mesures pratiques fort bien deacutecrites dans la

thegravese de Monsieur Jean MORRE deacutejagrave citeacute

- 79 -

UNITE DACTIVITE

Le curie (Ci) Le curie caracteacuterise la source eacutemettrice

La masse de radioeacuteleacutement pour une activiteacute de 1 curie est tregraves

variable

mdash 3 tonnes duraniur 3S

mdash 09 rg de cobalt 60

mdash ^3 microgrammes dor 198-

Ceacutetait dabord lactiviteacute de 1 gramme de radium- Officiellement

cest la quantiteacute de tout radioeacuteleacutement dans lequel le nombre de

deacutesinteacutegrations est de

37 x 1 0 1 0 par seconde

Lactiviteacute massique ou speacutecifique est lactiviteacute par uniteacute de

masse dune substance consideacutereacutee Elle sexprime en curiegramme

ou en ses sous-multiples

UKITE DEXPOSITION OU DE DOSE EMISE

Le roentgen (R) Il caracteacuterise un faisceau de rayons X par ionisation

provoqueacutee dans 1air

On mesure ici la charge eacutelectrique transporteacutee

1 R = 2083 x 10 9 paires dions par croa dair

1 R = 16 x 101 paires dions pa granirc d air

1 R = t Ues cm3 dair = 770 Ues gramme dair

1 R = 677 r 10 e MeVcm3 dair standard

1 R = 0838 rad

1 R = 524 x 10 7 MeVg d a i r = 52 x 1 0 1 3 eVg d a i r

1 R = 0107 ergcm 3 d a i r = 869 e rg g d a i r

1 R = 93 e r g g d eau ou de t i s s u s v i v a n t s

- 80 -

UNITE DE DOSE ABSORBEE

Le rad Internatic nalement 09^3) raquo c est luniteacute de dose absorbeacutee-

Elle est fonction des caracteacuteristiques du champ de radiation o~

point consideacutereacute et de la composition eacuteleacutementaire do la natiegraverishy

en ce point

Elle est eacutegale agrave une eacutenergie diviseacutee r-ar une ira se

Indeacutependamment du temps passeacute agrave ceacuteder leacutenergie

1 rad = 100 t g de matiegravere quelconque irradieacutee

s 01 joule par kilogramme

La valeur du rad est sensiblement eacutegale agrave leacutenergie libss-bull- bull_--

de leau (ou des tissus mous irradieacutes) par an faisceau io r-yz X

tel que lexposition soit de roentgen

On peut se servir du rad avec des rayons X gamma neutre bull-bull-

trons protons

Remarques A une exposition de 1 roentgen correspond ure dose

absoijeacutee de

mdash 0869 rad dans lair

mdash 09S rad dans les tissus mous

mdash 08 agrave 097 rad dans leau pour des rayonnement

deacutenergie comprise entre 10 keV et 3 HeV

Si une chambre dionisation a donneacute pour des photons deacutenergie

infeacuterieure agrave 3 WeV agrave un certain endroit dans lair une exshy

position de 1 roentgen le corps humain agrave la mecircrce place receshy

vrait 096 rad

ME5DRES BIOLOGIQUES

Le LET (Linear Energy Transfert) 1 keVmicron deacutecrit leacutenergie

deacutepenseacutee drns les tissus en fonction de la longueur du parcours

LEBR (Efficaciteacute Biologique Relative) = I rayon X de 250 keV

dionisation speacutecifique de 100 paires dions par micron deau ou

de tissue Cest une ionisation speacutecifique-

- 81 -

Le REM (Radiological Equivalent Man) = effet biologique ducirc agrave

labsorption de 1 roentgen de rayons X ou gamma

Un rem = 1 rad X EBR

= EBR e rSEcirc d e tissus

Mesure indispensable agrave leacutetude de certains paramegravetres telles la

radiosensibiliteacute cer luniteacute pratique utiliseacutee pour les vashy

leurs de radiorrotec t _-i

Si lon connaicirct la dose absorbeacutee on peut passer acirc la notion

deacutequivalent de ucirczr2 en pondeacuterant la valeur trouveacutee par un facteur

exprimant le risque relatif correspondant agrave la qualiteacute du rayonshy

nement

Cest le facteur de qualiteacute FQ relieacute agrave la densiteacute des pheacutenomegravenes

eacuteleacutementaires dionisation et dexcitation au voisinage du parcours

de la particule chargeacutee

REM = RAD X FQ

Le rem correspond au risque encouru par un organisme huma_n ayant

reccedilu une dose de 1 rad de rayons X ou gamma

PRINCIPALES VALEURS DE FQ

Rayonnements FQ

X gamma 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale gt 003 HeV 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale lt 003 MeV 17

Neutrons thermiques 3

Particules infinies naturelles protons de faible eacutenergie neutrons rapides 20

Noyaux lourds de recul fragment de fission 20

Une personne soumise pendant un an agrave un flux de neutrons thermishy

ques de 700 Ncm asec recevrait un eacutequivalent de dose de 5 rem

laquelle est la dose annuelle maximale admissible fixeacutee pour la

cateacutegorie de travailleurs dits directement affecteacutes agrave des trashy

vaux sous rayonnements

- 82 -

Le rem est leffet biologique de 12 g de radi-m 226 agrave un megravetre

pour les tissus exposeacutes pendant une heure

Outre la quantiteacute deacutenergie ceacutedeacutee agrave la matiegravere irradieacutee il faut

tenir compte aussi du temps neacutecessaire pour deacutelivrer cette eacutenershy

gie

Une mecircme dose provoque des effets moins graves si elle est eacutetaleacutee

dans le temps Si le temps est suffisamment long une dose mecircme

importante narrive jamais agrave provoquer des effets dits seuils

Les normes de seacutecuriteacute (ou) doses maximales admissibles sont resshy

pecteacutees si lon calcule agrave lavance le temps de travail maximal

en preacutesence du rayonnement

En prenant lheure comme uniteacute de temps on aura

mdash deacutebit dexposition = en Rh

mdash deacutebit de dose absorbeacutee = en radh

mdash deacutebit deacutequivalent de dose = en remh

EFFETS SUR LORGANISME DEFINITIONS DES LOUES

Dose Maximum Admissible cest la dose totale de radiation reccedilue par

un individu et jugeacutee incapable de causer des troubles appreacuteciables

au cours de lexistence Elle varie sil sagit de la seacutecuriteacute inshy

dividuelle dune petite ou dune large fraction de la population

Concentration Maximum Admissible Elle repreacutesente la concentration de

chaque radioeacuteleacutement dans leau et dans lair qui apregraves obtention

dun eacutetat deacutequilibre dans le corps de lindividu qui la ingeacutereacutee

ne donne pas une irradiation corporelle totale deacutepassant une vashy

leur de 03 rem par semaine dans lorgane critique (organe le plus

sensible agrave ce radioeacuteleacutement)

- 83 -

Officiellement la CMA dun radionucleide est lactiviteacute volumique

de ce radionucleide dans lair inhaleacute c dans leau de boisson

qui pour une inhalation ou une ingr -ion exclusive et continue

entraicircne leacutequivalent de dose maxi al admissible au niveau de

lorgane critique lorsque leacutequilibre est atteint ou apregraves cinshy

quante ans dans le cas de radioeacuteleacutements agrave peacuteriode effective longue

Leacutequivalent de dose est deacutefini pour les besoins de la protection

Cest le produit de la dose absorbeacutee par le facteur de qualiteacute

le facteur de distribution de dose et dautres facteurs adeacutequats

bull C H mdash C H -I I

UN Off

- C - C H -I I

OHOH

H C - C H - C H mdash C H -I I I I OHOH OH OH

CHmdashCH-CHmdashCHmdash i I I I bull OH OH OH OH

bullCHmdashCHmdashCHmdash OH- CHmdashCHmdashCHmdashCII- CHmdashCH=CHmdash 0 - + 1

bullC-

1 1 raquo II 1 1 II OH OH 0 O- OH O

Meacutecanisme proposeacute par H SCHERZ

iIV3~SITS LE E2CIT t 3 C C r i l

HT ESS SCIZICSS

U K - A S 3 E L L 3 H I

- bull bull -23 _ _ D E _ _ 3 A _ -icirc_sos

agrave 5- ^ ~ VF

Le Vico-yreacutesident de lUniversiteacute

Universiteacute de Droit dEacuteconomie et des Sciences

A I X - M A R S E I L L E III H - DUSSARDIc2

FACULTEacute des SCIENCES et TECHNIQUES 1raquo SAINT-JEROME Rue Henri Poincar 13397 MARSEILLE CEOEX 4

81raquo -

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Imprimeacute par le Bureau de Documentation

CENCADARACi1E

Page 22: ETUDE DE LA FORMATION DE L'ALDEHYDE MALONIQUE AU COURS DE

100

30

60

40

20

i i | i i i I | i i

50

I II I I

i H laquo

150 2 0 0

i l

250 3 0 0

fig 8 Spectre de masse du complexe aldeacutehyde alouiquo icide Uiioharbitiri

Speotromegravetre ugravee masse L KB 9 000 Ocirc entreacutee direct T^ - - -itO0

ig 9 - Spectre UV du glucose irradieacute 1 - traceacute en milieu acide 2 - traceacute en milieu basique

KIVLfc JE I tKFE PfclKAcirclki

I --bull i-re C gt 0 e rroies dald--hy ie ^

(-IiiCoucirc ltt jar ireacuteccedilarad

Influence de la nature du Kaz

Le rerderent radiolytique en aldeacutehyde ra

ugraveart de la nature de latmosphegravere dans 1

glucose en cours d i rradiat ion En part i

doxygegravene n est pas neacutecessaire agrave la reacuteac

- Influence de la tempeacuterature

On nobserve pas de variations dimportance ro

tempeacuterature dirradiation dans le domaine 0degC

vancicircie au-dessous de 0degC la teneur en aldeacutehyt

plus faible comme elle lest dailleurs pour

tie des produits de radiolyse de lamidon Il bull

dans ces conditions les radicaux libres former

moleacutecule de glucose se recombinent rapidement

glucose rad -raquo-B + H recombinaiscn

T 2 50 750 125 0 Dose krad

fig 10 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde raaloiique

y^- Premiegravere seacuterie de mesures bull Deuxiegraveme seacuterie de mesures

Apregraves irradiation le glucose est dissous en concentration molaire dans de leau distilleacutee

Temp uc +00

fifjll - Influence de la tempeacuterature d malonique radioformee

bullPremiere sirie de mesures bullDeuxiegraveme ceacuterie de mesures

irradiation sur la quantiteacute daldeacutehyde

i COC L- vla _ i W

bull-bull gt - - - U - U L i bull lt

bull bull bull - bull bull _ bull bull bull c r i o y -

-aitre iuml a u t a i t i l - i inu c r t a r t e

bull- v o v - i i r- - bull - -OJ-

L ara y x gte c bull re 3i t

i V----- r e Lrv- ij a bull_bullbull-

= -irT i v ie laquoa t i t v bull- -iv J pound -bull JCI1 e r a d i o f c r r v 5 - en

_ e t (bull - r pound oa - - - o- bullbull -o i or a r n b l e e = e e l --c

a - i i ^ ] - ampl -poundbullbulllaquo OLVOL rof i - t -o r a u c-noJIcirc t i o r J e deix

bull aa- - - t - c -

- -1 bull -e - e bull r eacute cdV-rac a j x j u M e Jiuniiii tC- a t t r i -

iil v agrave bullbull t a b i i ^oi-e t i e ia i - v hyror--i- e t re I C J h y d r o -

1 bull- i-j co u t -ox Je e a u CC-J l i a i s o n s r - e r n e t t r a i e n t

AIU j a r t l e t r a f e - t ci eacute no r e i t le 3 i r o l e ^ u i e s a c t i v eacute e s agrave l e a u

t_ r icirc amp i t r e j a r t une p a r t i e de l eacute r e r r i e r e ccedil u e s e r a i t a b n o r b eacute e

r l u ^ r r Jr tur ir

ltt r a n s f e r t agrave l e a u

r a d i o l y s e

rjj-t bullbull_bull agrave e s l i a i s o n s h y d r o g egrave n e

I ig12 - Influence de deux mois de conservation de glucose irradieacute sur le spectre en lumiegravere visibleapregraves reacuteaction avec lATB 1 - Tempeacuterature de conservation + 30degC 2 - Tempeacuterature de conservation 0degC 3 - Tempeacuterature de conservation - 40degC

DO

53

2

f

05 laquo

03- ^y

01-

1 10

1 3 0

H u m i d i t eacute (

fig-13 ~ Influence de lhumiditeacute du glucose sur la quantiteacute daldeacutehyde maIonique radioformeacutee

- 27 -

Les radicaux de leau pourraient eacutegalement particix-er agrave leffet

protecteur en donnant par recombinaison le glucose de deacutepart ou

on modifiant 1 eacutevolution des radicaux mis en jeu laquoans la formashy

tion de laldeacutehyde- Cot aspect sera eacutetudieacute ulteacuterieurement avec

le rocircle des OH-

mdash U effet activateur preacutepondeacuterant aux teneurs en eau eacuteleveacuteer

correspondant agrave ce que lon deacutesigne par effet secondaire et at-

trifcuable aux radicaux de leau hautement reacuteactifs

radiation V glucose raquobull aldeacutehyde nalonique + autres produits de radiolyse

[radicaux intermeacutediairesmdashaldeacutehyde malonique + autres produits de radiolyse

f - Influence des piegraveges agrave radicaux libres

Laddition de K Br supprime les radicaux OH de leau formeacutes en

cours dirradiation La teneur en aldeacutehyde malonique est alors

constante pour des teneurs en eau comprises entre 0 et 75

g - Influence de la structure cristalline du glucose

La structure cristalline du glucose irradieacute contrairement agrave ce

qui a eacuteteacute observeacute avec laciditeacute radioformeacutee Q53]ina pas dinflushy

ence sur la quantiteacute daldeacutehyde obtenue On peut penser que les

diffeacuterences observeacutees entre les formes anomecircres du glucose ou eacuteii-

tre les divers sucres isomegraveres lorsquon effectue les irradiations

agrave leacutetat solide sont effectivement dues agrave la steacutereacuteochimie relative

des groupements hydroxyle

h - Influence de la configuration anomeacuterique du glucose (fig 14-)

A leacutetat solide le glucose 3 conduit agrave un rendement radiolytique

16 fois supeacuterieur agrave celui du glucose commercial qui est constitueacute

principalement de forme a comme nous lavons veacuterifieacute par chromatoshy

graphic en phase gazeuse des deacuteriveacutes trimeacutetfaylsilyleacutes

532 Longueur donde nm

^ i n uo-nerl re ri- o - r u ie arit-- -i a iagraveocirchyie na loni rv i i iofcrraeacute

t i^coo 0

^

CH2OH

tfUgrave Cs-^mdasho

r ~- L CHOH

HO^C 3 amp H OH

D-G111CQSE

CHOH CH2OH

anomfere (3 bull X _4Bnm_ere o-

Mar Liair-2 isotopiques

Cec cxjl-rierces nous ont conduit agrave travailler dans des corciii-

ii re ot pas rigoureusement anhydres puisque les composeacutes -

-- - o-i livreacutee er solution aqueuse Mais avec 10 dhuiriditv

-i ours lapparence physique dune poudre et la figjre S bull

ratre ue le rocircle de ces 10 est faible sur les proportion

jeacutehyde malonique radioformeacute

le coiution de glucose marqueacute (Cj ou C s ) est incorporeacutee de fa-

] lus homogegravene possible agrave du glucose froid anhydre la teneur

eau finale est de 10 le meacutelange est ensuite irradieacute agrave 0 Er-

Apregraves dissolution distillation sous vide et purification par v-

tnatographie du complexe avec lATB les concentrations en aldeacutehv

ma]onique sont mesureacutees en moleslitre par colorimeacutetrie (D0- gt

du complexe ATB) en se reacutefeacuterant agrave une courbe eacutetalon les activit

deacutetermineacutees par scintillation sont exprimeacutees en coups par 10 m

al de solution Capregraves deacuteduction du bruit de fond)

- 30 -

[As (malon)l As (glu) J A

nb coups Lactiviteacute speacutecifique As Crnalon) = des eacutechantillons

nb de moles est pratiquement constante au cours des trois derniegraveres opeacuterations

le complexe eit donc suffisamment purifieacute-

Or deacutetermine eacutegalement lactiviteacute speacutecifique As (gluj du glucose A devrait repreacutesenter la fraction dal-

JA deacutehyde malonique provenant de lextreacutemiteacute du glucose marqueacute (1 ou 6)

Cependant nous lavons vu le glucose est le siegravege dune radiolyse

i terne par les particules de lisotope radioactif- De laldeacutehyde

malonique marqueacute est susceptible decirctre produit en quantiteacutes daushy

tant plus importantes que le stockage avant irradiation a eacuteteacute plus

long Il ne perturbe pas de faccedilon appreacuteciable la densiteacute optique

agrave 532 n-m- (le glucose marqueacute est en quantiteacute neacutegligeable) mais

augmente lactiviteacute et par suite lactiviteacute speacutecifique

Afin de calculer le terme correctif du glucose marqueacute est ajouteacute

agrave du glucose froid deacutejagrave irradieacute dans les mecircmes proportions et les

mecircmes conditions que preacuteceacutedemment Laldeacutehyde malonique radioforme

non marqueacute est utiliseacute ici comme entraicircneur et on mesure lactishy

viteacute speacutecifique du complexe purifieacute que lon rapporte toujours agrave

celle du glucose pour tenir compte des fluctuations de marquage

|As (malon)|

[ AE (glu) J = B B

bull Cest en fait la diffeacuterence A - B qui repreacutesente la fraction dalshy

deacutehyde malonique formeacute par irradiation provenant de lextreacutemiteacute

eacutetudieacutee de la moleacutecule de glucose

Les reacutesultats sont rapporteacutes dans les tableaux 1 et 2

On peut en conclure que lorsque le glucose est irradieacute agrave 3 eacutetat soshy

lide agrave la teneur en eau de TO semblable agrave celle de lamidon inshy

dustriel 23 de laldeacutehyde malonique sont issus de lextreacutemiteacute alshy

coolique et 13 de lextreacutemiteacute aldeacutehydique- Aux erreurs dexpeacuteshy

rience pregraves la somme des fractions corrigeacutees est eacutegale agrave 1

Tableau ndeg 1

Glucose J C B

Teacutemoi El rradieacute

Chrolaquoatograpnie Ndeg 1 2 3 i 5 1 P 3 k 5

Concentration de leacuteluat 365 k8 bulla 237 86 155 6 81 15 x 10 mml

1er comptage corrigeacute 597 596 5gt2 258 31it 5668 2336 3152 4950 coups10 m

2egraveme comptage corrigeacute 599 ^95 53 223 30H 5658 2259 2758 52t3 coups10 mn

Activiteacute speacutecifique 1 16 12ltt 12 111 362 365 389 389 328 x 10- coupe10 mnm

Activiteacute speacutecifique 2 161 103 12 9ltt 350 365 376 3raquo0 ii 9 x 1C- coups10 mnm

Rendement total 60 33 7 E 53 20 10 E

IV ne ugravet J ^rrcc lion

ionibrc do ^oupjiO mn tour 0 rj iicoce Jo deacutepart

A c t i v i t eacute opocircciiiiue on coupunio Lev 0 ru du ^lucoiio -k iucircparl -

A c t i v i t eacute speacutec i f ique moyenne do 1 a Lileacutehy malonique p u r i f i eacute (coupanolc 10 mu) raquo t o 9

Propor t ion As mal or

AJ g l u

l-ro

Ai rrjaJu

riv

Giucoije i-C

I r r a d i eacute

Chromatographie Ndeg 1 1

2 3 lt

Concentration de leluatl 118 95 91 pound60 IS1- 1 Iuml 50 bull

1er comptage corrigeacute

2vvfi -yr-iit--

ActiviU- C- i fi

Rendement l rtaj

Terme de correction - V7fclt-

Nombre de coups10 mn pour 01 ce de gluc ose de deacutepart 9 600

Activiteacute speacutecifique en coupsmole10 mn du glucose de deacutepart 21109

Activiteacute speacutecifique moyenne de laldeacutehyde malonique purifieacute Ccoupsmolo10 mn) 45109

As malon Proportion mdash raquo 214 As glu

Proportion corrigeacutee

As maloni As malon] glu I As glu

lt 000

gt010 9

16 9 10 9

- 25 -

La moleacutecule daldeacutehyde malonique contient donc toujours soit le

bullarbone 1 du glucose (dans 12 des cas) soit le carbone 6 (dans

icirc de cac) ce qui exclut leacuteventualiteacute de formation agrave partir

de atomes t3 ou ^^5 dailleurs peu probable car elle neacuteshy

cessite deux ruptures de la chaicircne carboneacutee

- Propositions de meacutecanismes

Leacutenergie de la radiation va entre autre exciter la moieacutecylo w

TUagrave la rupture- La reacuteaction corrneicera par la scission de Is Iilaquo

son la plus faible Nous discuterons plus loin les facteurs cor c

rationnels qui peuvent orienter cette coupure initiale On peut

proposer deux meacutecanismesi compte tenu de la double origine de la

deacutehyde nalonique

a - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute alcoolique

La rupture initiale de la liaison heacutemiumlaceacutetalique peut ecirctre e

visageacutee comme une scission conseacutecutive au deacutepart dun radin

H du carbone 1 cette eacutetape endothermique neacutecessite enviroi

92 kcal

H OH 0 OK

c bull c

a (CH0H)3 (CH0H)3

S s c i s s i o n

0 CH MJrad bull CH

CH OH CH 2 OH

I glucose II

La rupture de la liaison C 3 - C 4 (83 kcal) et le deacutepart dun H

du carbone 6 (99 kcal) neacutecessaires agrave la formation de laldeacutehyde

malonique peuvent ecirctre suivis de leacutetablissement dune double

liaison C=C (-egraveh kcal) Un des radicaux (III) obtenus est un

glycol allylique On pourra consideacuterer un radical comme une

espegravece deacuteficiente en eacutelectron donc stabiliseacutee par loxygegravene-

0

copy

1 a iiflicircryde inaj -ije

bull bullbullgt i i^ i torrvid iuiro ( I I ) cnbi- ecirc t r e conf i r

ijfe e ocircviucircoicirc-cc- au la iuml ia ra to i ri- _ igt5] i a c ide 5

iquucirc (VI)

- 3 -

O CH

C

(CHOH)

I H r ~ CH

I Ciyii

I I

0

b - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute aldeacutehyacirci^-jg

Le deacutepart dur hydroxyle OK neacutecessite jie eacutere celle de la rupture de la liaison C mdash O heacuteria

Lattaque en C a est susceptible de conduire agrave selon le processus suivant compeacutetitif du preacute^

H 0--

-C

H C ^ OH

(CHOH)

I CH

ad

O CHjOl c_oi

I VII

- amp -

Apres coupure C3 mdash C4 et reacutearrai pounderrciit (^ kcaiuml )

H OH ii

iC mdash OS

CKOE

0 Ci

CiiOK

VII

Ciijugrave

VIII

i-aldeacutehyde iralcnirje cet obiom r ar hyagraveroiv^c -io bullbull

du dosage en milieu acide

- mdash c

CHO

0-0-

CHO f

r-CKO

aldeacutehyde malonique

Remarque On peut envisager aussi daboutir agrave la forme eacutenolique de

lacetal daldeacutehyde malonique cependant leacutenergie neacutecesshy

saire est supeacuterieure (19 kcal)

- 39 -

H 0

i C

| 1 HC

J -CHOH

CHOIi

1

CH

CB^OH

Examinons agrave preacutesent comment ce5 icirc pothegraveses saccordent avt-j It-J

variations observeacutees de rendemen radidytique en fonction des

conditions dirradiation et des aracteacuteristiques du glucose

mdash La preacutesence doxygegravene nest y -bull neacutecessaire pour lexplicatio

des deux meacutecanismes elle nu pas non plus dinfluence sur la

quantiteacute daldeacutehyde malonique ruiioformeacutee-

mdash La constance du rendement radiolytique en fonction du deacutebit de

dose deacutecoule de lobservation preacuteceacutedente les pheacutenomegravenes de

diffusion gazeuse (0= par exemple) nintervenant pas

mdash Il est difficile de relier les variations en fonction de la temshy

peacuterature dirradiation aux hypothegraveses eacutenonceacutees Si certaines

eacutetapes sont endothermiques dautres produisent de leacutenergie et

le bilan global doit ecirctre sensiblement nul puisque la concentrashy

tion daldeacutehyde malonique reste la mecircme entre O^C et 8odegC Or

les meacutecanismes a et b sont endothermiques Il na pas eacuteteacute tenu

compte des eacutenergies de reacutesonance qui peuvent stabiliser certains

radicaux (allylique en particulier) ni du facteur entropique

De plus le couplage avec dautres reacuteactions se faisant sur laushy

tre moitieacute de la moleacutecule est susceptible dapporter une partie

de leacutenergie neacutecessaire

bull b orvi- or 1er f a ib l e s irvv iri

rrv c i a eXfo i i Un-- i

bull bull i i i la x uvvc ceux AcircQ l - a H

j-t J iecirc^oxygl jTOise ai iJe kl ucircri bull

bull_bull bull-bull riri e reacutejerlto i t rbr

gtil - c K ^ e r t j cur ie tcie- er

et t ai a i J i t io ie c ^e bullbull t cera

c- F L( raquogtpound-huxi-- raquo j bull -e ieiJ ^orif or-

i -rtiiej ont r eacute a c t i v e s avi-c Loorr

iil io ia-icirc lec o rb i t a l e Libres de^

a^ u c t raiwar t ir a r a l l egrave l u a avec la

i L bull - o^c r--^le alt f l u^e ^ouc-

i- bull-bull - bull riabullbull- f ac i l i t e - d ouve r tu re

i-- a r j bull i bull s i o n acircani - anonegravere B uc

-ic- ccriit e offot i jr rcr-ierrert

fii- -ltbull - ircrta

g bullltx

v

0 0 n

R

lti o ^ v ~rv

0 0 B

I

A C F sont reacuteactives B D E sont inertes [55]- Incorporeacutees da

un cycle agrave 6 centres At B C conduisent aux trois conformations

dun composeacute anomegravere amp dont 2 sont reacuteactives D et E corresponde

agrave une forme o non reacuteactiveraquo dautre part S ne peut repreacutesenter -

cycle pyranose

0 -o-

1 I

CHjOH

etegravese dne attaque sur le carbone en position 2 dans le

iiicircre b est confirmeacutee par la quantiteacute daldeacutehyde malonique

formeacutee dans le glucose le galactose et le mannose En ef-

la corfiguratior anomeacuteriaue de ces trois sucres est iden-

(fcrne bullgt largement preacutedominante) et on peut penser que la

--ipatier au premier meacutecanisme est semblable La position de

roxyie e imposeacutee par lencombrement de CH sOH est eacutequato-

pcr ie glucose et le galactose et axiale pour le marrose

ior poundeacutereacuteraiemeit plus labile Expeacuterimentalement le mannose

it i uicirce quantiteacute daldeacutehyde ma ionique supeacuterieure agrave celle

oacirce et au galactose

Sriverraquo les conformations preacutefeacutereacutees

Glucose

OH en 2 equatorial OH en 2 axial

Or

OH en 2 equatorial

- lto -

Extrapolation aux polymegraveres

Les rendements radioly tiques rapporteacutes comme luniteacute deacutenergie le

rad agrave 1 gramme de matiegravere irradieacutee de deux polymegraveres le maltose

et le maltotriose sont intermeacutediaires entre ceux des formeacutee raquo ot

S du glucose

Or la conformation de la liaison glycosidique est ogt dans les deux

polymegraveres celle du reacutesidu reacuteducteur est principalement 5 (veacuterishy

fieacutee pour le maltose par chromatographic caseuco des deacuteriveacute- trishy

meacute thy 1 silyleacutes) Il semblerait donc qo tous les groupements arhy-

droglucose sont sensibles agrave leffet primaire -uils soient initia

lerert libres ou inclus dans une chaicircne gluconidique Dailleurs

dune part les meacutecanismes proposeacutes plus haut ne mettent pas en jeu

le carbone dautre part la diffeacuterence de position de 1 hydro-

xyle en t dans le glucose et le galactose eut sans influence On

doit donc tendre pour lamylose au mecircme rendement que le glucose -gt

tableau 3

ciyni CcedilH2OH

S OH A OcircH

Types de polymerisations de lamidon

amylopectine

)H OH Glucose 3 I rcsidu

^

llltlH 2 reacutesiduraquo

Kaltoeriost 3 reacutesidus

CBjO

deg J

C H2deg

CH20H CHjOH a l l o a o laquo I t roae

CHO

CH20H r i b o s

g l u c o s e

CHO

VII o mannosfl

CH 20H CH 20H CH 20H CHjOH guloae idoso galuctose taloiraquo

x y l o e c CHjOH

l y x o s e

CHO

t CH2QH

tfrytbro se

CH20H t h r eacute o s t

h Cil 20H

a l d eacute h y d e g l y c eacute r i q u o

Configuration dos ALDCSi-

- i7 -

III - ETUDE DE Lbull EFFET OcircECOJJD SE

L eacutetuje de la formatior daldeacutehyde rca Ionique agrave partir de sucirclu-

io do flu cosy a --to rrotiveacute- ir lo fait que dans 1aridor irdusi-

rou 1 avjii Jit ue -juantit or neacutegligeable deau est vrais erb la io

rcrt ro^ onsable cor me dans bullbull glucose hydrateacute d ure partie de ce - bull

-oliiL- ISMre part u - caioiC avait eacuteteacute proposeacute r-ar J ~ he r

bull Tit ^oj j t il eacutetait inter-- ant do -eacuterifier ses hypothegraveses

Le poundj ucose cet irradieacute sauf speacutecification cor traire raquo sr s-gtlu-

lion aiueuse agrave la concentra tir de C M i tempeacuterature ordinaire bull-

bull reacute seiee dair ei r la dose bullbull C i Mr ad-

Les quantiteacutes daldeacuteh malonique formeacutees sont alors beo-cou

Lus importantes aue celles et rveacutees lorsque le glucose est irradieacute

bull- leacutetat sec Cette diffeacuterence s t due agrave la tajue des moleacutecules de

jeluteacute par les radicaux radioft -es de leau (effet secondaire)

- La radiolyse de leau

Le meacutecanisme de formatio des radicaux libres de leau est encore-

incertain Toutes les th lories partent cependant de la repreacutesenshy

tation suivante de lionis- lion

rad +

0 raquo- iiuml30 + e

Ces deux espegraveces peuvent se recoisbiner et provoquer la coupure de

la l iaison 0 mdash H

e + ^ 0 + ^ H + OH

ou reacuteagir sur l eau [55 agrave 57

e + H_0 - OH + H

H^O + ItjO ~ H a 0 + + OH

H30 + OH m- 21^0

e + Iuml^O ^ H + OH

Enfin les eacutelectrons peuvent ecirctre rapidement hydrateacutes ( 1 0 - 1 1 sec) [5S]

e raquo- e~ Therm raquobull e~ aq

- i(8 -

Les espegraveces initialesreacutesultant Je lionisation de leau sont

donc H OH e~ aq

Dans un second ter-ps -lles peuvent engendrer des espegraveces moleacutecushy

laires stables

IcircOH

-r OH

Lors d i r r a d i a - i o n i eai ire 1 hydrorvrnc rjcleacuteculaire e t l e erc

-yde ihydrc t e ^ r t i i p e r t rajidere t bull ne r eacute a c t i o n er chaicircne

__y agrave 60]

Hi + OH mdash HO - ii

H + IcircLO laquo- bull 0 + OH

H + ^degs ^deg

L preacutesence doxygegravene dissous de nouvelles espegraveces transitoires

ont forneacutees

H bull- 0 2 ^ H0 2

2H0 2 raquo-2iE02 + Craquo2 OH reacuteagit avec i^O maintenant en

OH + H ^ ^ H0 2 +^0 excegraves devant H^ [57

H + OK raquo- K_0 ]

Leau pure ou satureacutee doxygegravene irradieacutee conduit agrave dec intermeacute-

diaires qui en se recombinant restituent plus ou moins rapidement -

leau de deacutepart _

Lorsquune partie des radicaux OH est utiliseacutee pour reacuteagir avec ^

un soluteacute par exemple le glucose il y a accumulation de peroxyde S

dhydrogegravene -

i

- 9 -

1 i i 2 0 mdash H + Z OH

K K + 2 0 2 H 0 2

2 HO s - Kg0 3 + 0 2

2 pound plusmn j c o s e + 5 OH raquo p r o d u i t s de r a d i o l y s e

c ^ l u c o r - e + ^ H 0 + 0

La presence de peroxyde dhydrogegravene dans les solutions io r_ r

ou agraveaicircu 1urido humide ( jgt t) irradieacute a eacuteteacute er effet mcrtreacuteo

colcagraveneacutetrie [5S] Il ne provient pas du glucose- lui-mecircme r -

en trouve pas jar irradiation agrave leacutetat sec [59] [^0]

Irflueree des conditions dirradiation et des caracteacutericti -

a - influence de la dose et de la concentration

Lors des irradiations du glucose sec ruuz avons noteacute bullbullbull

quantiteacute daldeacutehyde malonique variait lineacuteairement ave bullbullbull

pari la dose dirradiation et la quantiteacute de produit irr--

dautre part-

Les caracteacuteristiques de leffet secondaire sont sensiblerie

diffeacuterentes (fig 15 et 16)

mdash Ainsi la concentration daldeacutehyde malonj icirci crnicircl i v ^

dose et tend vers une limite Aux fortes doses dirradiai c

et aux faibles concentrations de glucose on observe de

plus une deacutecroissance Ceci peut ecirctre imputeacute agrave la radiolc

de laldeacutehyde malonique ou agrave sa destruction par reacuteaction

secondaire avec un autre produit de radiolyse par exemple

aldeacutehyde malonique - raquoraquo hydroxy-alcoyl peroxyde mdash-^ acide maionicr-

En outre la formation daldeacutehyde malonique est indeacutependante

de la teneur initiale en glucose dans un certain domaine do

concentration On peut adopter pour expliquer ces variations

une hypothegravese voisine de celle de ALTMANN [61]

- 50 -

Dose (Krad)

ir 15 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde malonique agrave partir de solutions de glucose

M 1 - concentration initiale du glucose TcggF

M 2 - concentration initiale du glucose -7mdashbull 3 - concentration initiale du glucose

2D

- 51

c j CM [ C O

oj

02

10 r2 i6-i 21G1 [Glucose] mi

figlb - Influence de la concentration initiale en glucose sur la variation de la quantiteacute daldeacutehyde malonique radiofonnee (solution eau dis t i l leacutee dose 0 f5 Nrad)

o c lu

-bull M bull i f bull u - 1

r - a r - i - a w c bull 1- bull i -ni

dcc- J i r r a d i a t i o r

^ = i(UcircH k (Pbdquo ) (oH) d eacute d u i t de raquo- (lt) e t ( 3

o o r r s c Gi d u t r _ i t u

f a ~ t e u r de c c r v e r c i c r G It r e r d c n e j t e f o r n a t i o den aux Oli G 1 - D e t i c ue~- v a l o j r i u i t i a l e u du g l u c o s e e t de P

l e - r a d i c a u x d i j i a r a i s j e n t e C ~ 1 0 ocirc e c Donc

agraveOH

7 OH =

bullpoundbull ampC e t u GOH = OH ( k g l u 0 + kj P Q )

cr GOH

en r e m p l a ccedil a n t d a n s ^

dll k a G(OH)

ltD ~ k g l u 0 + k p P 0

( g l u ) on p o c e K = k a [G ( 0 H ) 1

k g l u Q + k P 0

9- ^ j j = K ( E l u ) = K ( c i u 0 - M)

- 5 -

(glu - M) = K M d H - d (8 l uo H) car gluc - constarte

= - A ducirc (eiu0 - K)

^ glu - H = C e c o

pour D=0 K=0 C=poundiu0

15- Cpoundiu0 - Hy = giuc (e gt

U M = gluc (1 - eK D)

la representation de cette fonction est donneacutee firre

La juartiteacute de produits radioforrceacutes donc daldeacutehyde maloniyue

ivor la dose puis tend vers une limite

Le- reacutesultats expeacuterimentaux sont plus complexes et aux fortec

plusmnoir lavons vu laldeacutehyde malonique est lui-mecircme deacutetruit

Un calcul semblable permet dexpliquer lindeacutependance viocirc~agrave-

de la concentration initiale de glucose

par deacutefinition on peut eacutecrire

i amp r I u l icirc k bull (G OH) 1 dH

k1 elubdquo + le P

dapregraves 8

k G (OH) 6 GM = S i uo G M = rendement de

k glu0 + kp P 0 formation de

17- agrave - -Jpound-L_ bull _Ji_ipound G H k G(OH) k glu0 G(OH)

Lorsque gluQ ^ P Q GM est indeacutependant de la concentration en

glucose

Cest le pheacuterioegravene important traduit par la courbe theacuteorique figu

et observeacute expeacuterimentalement figure 16

G i j 0

Dose

f i r - - Repreacutesenta t ion graphique de M = J 1U 0 (1 - e~ )

Glo 0 laquop Glu 0 gtP 0

fig T8 - Representation graphique de J_ k 1 kp Po gH gTOcircET (en fonction de la concentration en glucose)

k iTOcircST + k glu0

- gt -

I l faut orf i otor ro l e ra ort r^-U-hy it- ma i oni-jue radifucircrir

lt- io t-ilaquobull-bull i rr iitgt -bullbullbull ru i r --lArab L lt-ltt laquoari a gt oree

r ^ t i c bullbull f~-bull OJ-o aug^ei i c i i ^ - t -- l nvu- v irL- f a i t

bullbull bull bull L r jr t M - i - ra o^^ av-- le r - 1 -

ni bull i- rcrt v J 3 rt i ~i l i ocirc rerre CH

ave- JI k ie 16 CH M - 1 2 c 1

Lour ad ii tier avs irra-Jiatio di iie la -j-uajLiiI- daldeacutehyde ma-

loni jue (fie- ^ ) ampJ- revanche lef fc t est iwcroocirc apregraves saturashy

tion dec solutions par le p rot oxyde dazote bdquoG qui induit la forshy

mation dec radicaux OH agrave partir des eacutelectrons aqueux (fig 22)

e aq + iumli20 raquo- K 3 + 011 k = 86 1Q 3 M1 sec 1 [63]

Lespegravece reacuteactive de 1eau responsable de la formation de 1AH

es donc bien le radical OH

- 5 -

fig 19 - Influence de la concentration en glucose sur le nombre de moles dAM radioformeacutees par moleacutecule de glucose-

- 56 -

i

j

532 1

i O a 1

i 20 bull

1 i

10 lt

i

^y 2 4 6 8 10 12 Pil

fig 20 - Influence du pH dirradiaiumliOiumli sur la formation daldeacutehyde aaloiugraveque laquo (solution molaire de glucose dose 2 Hrad)

tPieges agrave OH] m

fig 21 - Influence de la concentration de divers piegraveges P -iia libres sur la formation daldeacutehyde malonique -~u - -s - lirradiation Y du glucose en solution -olcire

1 - CH3 CH OH

2 - CCH) CE OH

3 - K Br

60 -

- 5 mdash 1

51er-

f iCcedil 22 - Evol^t io le -I-ilv^- ial^1i c x ucircaii1 ormeumlegrave ^onct ion de la conceji trat icirccr uc ^IUCQJU OU preacutesence de

mdash 1 - KbdquoQ

mdash 2 - Teacutemoin eau distilleacutee

mdash 2 - CK3 CH OK

- 61 -

kcrarrie Le r a d i c a l OH ea t connu pour ecirc t r e un pu issan t cxyia

r eacute a c t i o n avec KMn04 e s t pa r exemple l a s eu l e oj i l J

j o r t orrre ur r eacuteduc teur - Dune jjianiere geacuteneacute ra l e i l

s u s c e p t i b l e d a r r a c h e r un hydrogegravene

H K

I ^ I R C mdash 0 mdash K ^ O H raquo - H C f R mdash C C

I ^ I R fi

E rrilie busiq-je i l e s t deacutecoEposj e t le r a d i c a l C

possegravede des p r o p r i eacute t eacute s semblables

OH OH mdash HjO + 0

K K

I ~ ^ _ R mdash C mdash 0 mdash H ltdeggt0 R mdash C mdash 0 + vil

I ~ I R R

R R

I I O H + S mdash C OH R mdash C mdash 0 + K_

I

- Marquages isotopiques

A une solution 5 10 M de glucoso pH 1 1 satureacutee doxygegravene esz a c

teacutee une faible quantiteacute de ce sucre marqueacute au 1 4 C en position Cx

ou C s

Apregraves irradiation (5 Mradi 130 kradh) laldeacutehyde malonique est

seacutepareacute comme preacuteceacutedemmentraquo Les purifications du complexe ave 1 bull

sont effectueacutees par cristallisations successives dans leau et par

chromatographic de partage sur colonne de cellulose Lactiviteacute

speacutecifique eacutetant constante au cours de 5 opeacuterations on estime que

le complexe est suffisamment purifieacute

Glucose rrgtaroieacute on p o s i t i o n

11deg c r i s t a l ltdeg c r i s t a l - ^ 0 u r i i U a l i c c r i s t a l icirc e l u a t chrc-

i - a l ( n o i e s ) i bull 0 mdash - Q- V 10 - 5 10 _ - 0 06 10-

A t i v i t eacute t o t a l e VL- 0 s i Mi tes

10 o i 1 C S i j 10- J 0 1 0 t is- 10 e

- i v i t ocirc s p eacute - i - i 21 10

0 1 ) h

jucircoitioi ugrave

bull - i m a l I n o l e ocirc ) 1 1 8 E io-= 115 1 0 - 6 03igt 1 0 0187 10 - 0 05^ 1 0 _

gtbullbullbull ivitiuml t o t a l e o rs 10 minutes

o- bull5 10= i 10 s idj 1 0 - e10 10-

- icirc i v i t eacute speacute = i -3V o 1 0 iK 10 1 c iraquo 1 0 1 0 ltt 1 0 1 0

b 1 0 1 0

i ----is~iumlrt - S bull - - bull bull - -JIuml l ^ 1 5lt

La r a d i c l y s e i n t e r n e e j t i c i neacute^IigeaLiO levant c o l l e p rodui te r-ar

le rayonnement car l a juantivl- Jali-Shv-Jc- ralor i ^ e ferrreacutee ir

i r r a d i a t i o n 7 e s t t r egrave s s^ i icirc r i eure gt e ucirc p glucose j e

Les bull amprOto rer-reacute^prrTit rraio-iq^e contenant l e carbone rcarqueacute -n-t bullbullbull-i- - - LJvemert de 8 igt e t

10 icircioir 1^ -lLiBaiiumles a ldeacutehydiqje e t a l c o o l i q u e

P ropos i t i ons de ae--ajd^mea

ues meca-Jpoundr5 voa r -_-

i-i-jpound lt--v-2- -Liri T L

v l a i t que- l-Mg-^t ^ t i

viuml-ovoja^ pour l a r a d i o l y s e en mi l ieu

-bullelle en s o l u t i o n en tenant compte

r a d i c a l -OH de l e a u

- 63 -

On peut concevoir que lattaque du radical OH conduise agrave

chement de H- sur lhydroxyde du carbone t

H OH

Y CHOE I CKOH

I HCO^K iO

CK OH

1

H OH -C I CHOH I CHOH

HCO I

mdashCH I CJLOH

II

Le rearrangement du radical II aboutit apregraves rupture de la

C mdash C au composeacute III

H OH

-V CHOH

H C amp + 7 kcal

mdash-c

I CHOH i CHOH

CHjOH II CHCK III

te composeacute III peut ensuite eacutevoluer agraveampns deux voice digegravere1

H ^0

I

a - Hydrolyse de la liaison aceacutetalique

CHO

CHOH

__ CHOE CHOK

COM

CEO

CKOH

CE OH

IV

l

H OH C

_ II

v- 2 C bullbull=lt-

Laiiic - i et cr suite rOcej^aire dc

-ur ie carl-o-e c du r a d i c a l V c e t t e

j i t d i rec te-re c o i t ar i i t e r n eacute -

cc

c

CHC

ci-

ildeacutehyde r-aicrirje

rc conditions expeacuterimentales to de laldeacutehyde ralonique sont

i icr-eacutes i partir de lextreacutemiteacute aideacutehydique

Counure horolytiaus de la liaison acetaliccedilue

Le radical III pourrait aussi conduire apregraves coupure horcolytique

de la liaison C mdash 0 heacuteniaceacutetalique sercolable agrave celle postuleacutee en

rrilieu solide s la forme eacutenolique de laldeacutehyde nialonique

K 0)

l c I

CHC i I CHOK CKO

CKO

omdash-mdashOH

CE OH

III

8h kcal CH I CKOE

- 6J -

CHO CHO

I I bullCHOK laquo- CH

f 1 ltCHOli CKOH

XII XIII

lit-rai responsable de la formation ugrave partir de bullbullbull-

rLi al tccli ie I riucose de seulement 0 de laldeacutehyde- r-~

Or p e t er effet penser quen milieu liquide bullbull

r aux pi extrecircmes lhydrolyse est plus facile

la -jeupure horr-dy tique

biccussion

Le-iuml variations de la concentration en aldeacutehyde mala ni que ob^t rv----

en fonction de la dose dirradiation et de la concentration e -

bullcse sert compatibles avec tout node daction indirecte

Lee effets de xalcooi du bromure de potassium et du protoxy-i--

d --ote ronf irment i attaque initiale des radicaux OH

linfluence de loxygegravene est nulle et ce gaz nest pas impliqueacute

dans lexplication des rcecanisres

I] est difficile de comparer les rendements raaiulj tidies du glushy

cose du mannose et du galactose les pourcentages relatifs dej

formes or et 9 eacutetant diffeacuterents en solution dans leau

En milieu basique la stabilisation de la forme eacutenolique de lalshy

deacutehyde malonique peut expliquer le rocircle favorisant dune eacuteleacutevation

de pH

En conclusion les meacutecanismes proposeacutes ici sont assez diffeacuterents

de ceux deacutecrits par Scherz Nos reacutesultats expeacuterimentaux ont montreacute

en effet que dans les conditions dirradiation utiliseacutees (solution

dilueacutee pH eacuteleveacute) laldeacutehyde malonique provenait contrairement agrave

lhypothegravese de cet auteur principalement de lextreacutemiteacute aldeacutehydique

du glucose

- CC -

- Extrapolation aux polymegraveres supericirz (fipound- 2)

La comparaison des re demets Ju glucose du rraltose et du maltti-

trio^e net e eacutevidence le roio Au r^rb^nc i

Lorsc- roi -vi o-t xrri li ]eacute in la lai^oi pound lycos i il j e il ny

a plu s pe_- it i 11 teacute d at tu e r ar 1er r in aux Li je eau corrt-

il est oslieacute dans les meacutecanisme- deacutecrits r 1J- ha-it

Seul lej cyles A correspondant bull 1 ex i reacuterri teacute rcr reacute iuc t ri -e

chaicircre irrite cdiraieit i laldeacutehyde rralcri pjc (ne hydre lye

de la liaison jlycosidique serait neacutecessaire) Jre f ra bull tio Je r

dicaux CH Je leau part ici erai t r le y-le E C - d autr-s

reacuteactions et eraii or censeacute ueje LIA Li lisat le - ia [reduction

daldeacutehyde rraionisue -iui deacutecroicirctrait e fonctic de la lorQuer

la chaicircre

Jre extrapolation ugrave 1 any lose condi t ugrave admet tre vc leffet bull-bull

condaire serait donc neacutegligeable Ceci cat en accord avec les reacuteshy

sultats obtenus sur lamidon irradieacute agrave leacutetat solide pour lequel

les concentrations agravealdeacutehyde malonique r augmentent pas aux forshy

tes humiditeacutes contrairement agrave ce que lon pourrait attendre de

1effet secondaire

Dans 1isomaltose les carbones 4 des deux cycles sont libres et

rien nempecircche quapregraves hydrolyse ils participent tous deux agrave la

formation daldeacutehyde malonique cest ce quon observe en effet

expeacuterimentalement

67

fig- 23 - Irradiation du glucose et de ses polymegraveres en milieu liquide agrave diffeacuterents pH

1 - glucose

2 - maltose

5 - maltotriose-

oi^h^-uirifmdash

te rr--t lti J u b i

i _a JOI-bull i bullbull l-it-hyis rraiori _bull = oer est ajouta -J volume

A_-ide d thiobarbiturique 072 g

Acide trichloracitique 1 y g

1^0 QSP 100 ml agrave 20degC

Arregravef chauffage agrave 6CdegC pendant 60 irn le meacutelarge est refroidi et

lu densiteacute optique agrave j32 rn est lue agrave laide dun spectrophoto-

mttre Optica CFt R

EVAPORATION DE LALDEHYDE MALOKIQUE

Laldeacutehyde malorique est seacutepareacute ainsi que tous les produits de

radiolyse volatils par evaporation sous vide agrave ^ucircdegC et piegeage

agrave -TS6degC (fig 26)

La solution est preacutealablement acidifieacutee par 2 ml HCL

- 69 -

qgSTALLISAilOi DU COMPLEXE

Le- -urj IP-XC ATB-AM r eacute c i i t e c o u s ic r rce -le p a i l l e t t e s d eacute c

^J^-L uprucirc i a c i d i f i c a t i o n (HCL lt m l e t r e f r o i d i s s e r c e r t -ie

bull-iorr a r j e - j r c ^ I i e s t e n s u i t e f i l t r eacute s u r v e r r e f r i t t e H C t

JHtfCKATUuiiAiiilE

J bullbull 2- bull bull bullbullbull bull i Uo- a o i i U icirc L O _oro i c r e

bull i a v bullbullbull 1 bullbull c e- f i non a r t i bull J I O ^ s e n t eacute l i - i n eacute e s

icirc-e a v-- bull 1- i e u i a -bull= gt r J e deacute - a r t a t i c

c u i -bull--- lt iy irp l e x t- bdquo o n t a_L xiquCC-r ^ ic-

bullie taille aj ro rieacuteo aux quantiteacutes agrave purifier Un lavage gt

i iric I AT5 te lCA ei egttc-G et diverc produits de raJic

Le Oi ugte ~Lt ensuite -JluC par u ir-eacute lange ea - ampiumltce

mdash mdash Par compteurs type GEIGER KULLER les solutions ( C C bull=

iz eacutevarcreacutees agrave laide ciun eacute iradicircaeur sur des coupelle i -

niriurr Ces d e m i Ore dont introduites dans lappareil e bullbull

tauje ett automatique

Par scintillation liquide Apregraves oxydation dans un four agrave catiy

le C0 marqueacute est recueilli dans pound0 ml du meacutelange suivant (fir bull

Pour un litre

220 mi dalcool meacutethylique (solvant)

330 ml de pheacutenyl-eacutethyl-amine (fixateur de C0 S)

fOO ml de toluegravene (scintillateur primaire)

7 g de Butyl PBD (scintillateur secondaire)

pu ml deau (solvant)

Lactiviteacute est mesureacutee par scintillateur liquide

PREPARATION DALDEHYDE MALONIQUE POUR ETUDE EN LUMIERE UV

Laldeacutehyde malonique teacutemoin est preacutepareacute par hydrolyse acide du bis-

dimeacutethylaceacutetal du commerce (10 ml de solution molaire dacetal

2 ml HCl concentreacute chauffage agrave 30degC pendant 60 mn) (fig 24 - 25)

- 70

fig Zh - Influence de la concentration en acide sur lhydrolyse du bis-dimeacutethyl aceacutetal de laldeacutehyde malonique (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique agrave 267 ira)

- 71 -

fig- 25 - Influence du temps de chauffage agrave 600 sur la formation daldeacutehyde malonique par hydrolyse acide du bis-dimeacutethyl-aceacutetal (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique

267 ara)

ro c IUgrave-U -iu bull c a lt-T ur e^ ^Oucircte-bullbull-- bull - UL Zul i o bull bull bull

To IOiit agtregraves chauffage i^^C agrave I ocirctuve ^ojjj^^i i h e a r e r

ADUIIIC -ii- x-^r

t i l e e s t oifLCicircueacutee j ^ r

a) lyoLhplusmnlXLnzij bull icirc- ^ e l a ^ e tie icjij de ] lii-oae e t do KBr

t J -lplusmnlirO JX ougt2rcs

- 73 -

DIFFERENTES FORMES CRISTALLINES DE GLUCOSE

Glucose du commerce (Prolabo) anhydre ou monohydrate

Sirop de glucose eacutevaporeacute sous vide (20 mrr Hg 30degC) agrave laide dun

rotavapor Biiumlchi ou dans un dessicateur en preacutesence de P_Ofl

Glucose lyophiliseacute agrave laide dun appareil Sogev type Subii-i

CHROMATOGRAPHIES GLC

Preacuteparation des deacuteriveacutes trimeacutethylsiJyleacutes Le sucre J5 mg) est

dissous dans 1 ml de N N dimethyl formamide qui a our proprieacuteteacute

nous lavons veacuterifieacute de conserver la configuratio anomerique La

silylation est reacutealiseacutee par 1 ml de N 0- bis-tri-ieacutethyl-silyl-

trifluoro-aceacutetamide O de trimeacutethyl chlorosila _e) Le deacuteriveacute obshy

tenu est susceptible decirctre chrouatographieacute en aase gazeuse

Chromatographie La chromatographie est effectue sur colonne SE 30

(2 m 18 de pouce) par eacutelution isotherme (c onne 200degC injecteur

250degC deacutetecteur 250degC) agrave laide dun chrom ographe F 30 Ferkin

Elmer

pH DIRRADIATION

lgtc TgtH -cyous sont nxeacutes par des tampon phospnate 05 M et les

pH extrecircmes sont obtenus par addition e soude ou dacide chlorhyshy

drique -

NOTA Le pH varie tregraves peu (lt 1 pIT en cours dirradiation dans

ces conditions

Vide primaire Coton de virra

Azote

liquide

(-1B0raquo Ciuml-

f

riuml 11

sp

l i Soj-ution U C - Glucose _ -

Agitateur bullbullgnetiqua

MEGE I I PIEGE 2

fig-26 - Meacutethode dextraction sous pression reacuteduite des deacuteriveacutes volatils scheacutema de principe

- TJ -

agrave Mlaquoraquoi|tugtl control (-were)

D D

f i g 28 - Meacutethode doxydation des composes marqueacutes ( intertechnique S A I l l bullcheacutema de principe)

- 76 -

CONCLUSION

Au cours de ce travail nous avons vu que laldeacutehyae malonique

Dcuvait ecirctre formeacute directement par irradiation du glucose sec ou par

1intermeacutediaire des radicaux de leau lorsque cette derniegravere eacutetait

preacutesente

Les meacutecanismes reacuteactionnels que nous avons proposeacutes ne sont sans

doute pas la traduction exacte de la reacutealiteacute mais ont lavantage decirctre

en accord avec les reacutesultats expeacuterimentaux

Leffet direct conduit agrave une production daldeacutehyde malonique proshy

portionnelle agrave la dose indeacutependante du deacutebit de dose de la temshy

peacuterature dans un vaste domaine de la preacutesence doxygegravene et de

leacutetat cristallin du glucose En revanche la teneur en eau et la

forme anomeacuterique du glucose jouent un rocircle important Par marquage

isotopique on a pu montrer que les deux extreacutemiteacutes de la moleacutecule

du glucose participent agrave la formation de laldeacutehyde malonique

Lextrapolation aux polymegraveres lineacuteaires (maltose maltotriose) met

en eacutevidence lindeacutependance du rendement de radiolyse vis-agrave-vis de

la liaison a 1 - 4 et permet de penser quil tend vers celui du

6 I ^ u i i c ugraveo110 i camelo te

Leffet indirect est lieacute agrave laction des radicaux OH de leau Il

se manifeste lorsque le glucose est irradieacute agrave leacutetat suffisamment

hydrateacute ou en solution Dans ce dernier cas et en accord avec la

theacuteorie geacuteneacuterale la concentration daldeacutehyde malonique est indeacute-

peacuteiiugravecujLt de la concentration en glucose dans une large mesure et

ne varie pas proportionnellement agrave la dose Loxygegravene est sans inshy

fluence notable mais on observe une forte activation aux pH eacuteleshy

veacutes Lutilisation de 1 4 C a permis dattribuer agrave lextreacutemiteacute aldeacute-

hydique du glucose lorigine de la plus grande partie de laldeacutehyde

malonique La polymeacuterisation du glucose par liaison 01-4 entraicircne

une diminution du rendement radiolytique Ainsi leffet indirect seshy

rait neacutegligeable dans lamylose

- 77 -

Il serait inteacuteressant pour continuer ce travail dextrapoler DX

polymegraveres plus eacuteleveacutes en utilisant divers polyholosides obtenu t ajregrave

hydrolyse meacutenageacutee de lamidon par chromatographie sur biogel jampr

exemple

Quoiquil en soit on a pu mettre en eacutevidence agrave propos de la forshy

mation daldeacutehyde malonique des diffeacuterences de comportement di rlucjo

vis-agrave-vis du rayonnement ionisant selon ou il est libre ou irccrrcr-icirc-

dans une chaicircne glycosidique Ceci incline agrave la prudence danc 1-JZ-J~

polation au polymegravere des reacutesultats trouveacutes sur un monomegravere

- 78 -

ANNEXE

Nous rappelons ici les uniteacutes utiliseacutees en radioactiviteacute et

nous indiquons leurs eacutequivalents biologiques geacuteneacuteralement fondeacutes

sur les effets que produisent les radiations ionisantes dans lorshy

ganisme

On trouvera les mesures pratiques fort bien deacutecrites dans la

thegravese de Monsieur Jean MORRE deacutejagrave citeacute

- 79 -

UNITE DACTIVITE

Le curie (Ci) Le curie caracteacuterise la source eacutemettrice

La masse de radioeacuteleacutement pour une activiteacute de 1 curie est tregraves

variable

mdash 3 tonnes duraniur 3S

mdash 09 rg de cobalt 60

mdash ^3 microgrammes dor 198-

Ceacutetait dabord lactiviteacute de 1 gramme de radium- Officiellement

cest la quantiteacute de tout radioeacuteleacutement dans lequel le nombre de

deacutesinteacutegrations est de

37 x 1 0 1 0 par seconde

Lactiviteacute massique ou speacutecifique est lactiviteacute par uniteacute de

masse dune substance consideacutereacutee Elle sexprime en curiegramme

ou en ses sous-multiples

UKITE DEXPOSITION OU DE DOSE EMISE

Le roentgen (R) Il caracteacuterise un faisceau de rayons X par ionisation

provoqueacutee dans 1air

On mesure ici la charge eacutelectrique transporteacutee

1 R = 2083 x 10 9 paires dions par croa dair

1 R = 16 x 101 paires dions pa granirc d air

1 R = t Ues cm3 dair = 770 Ues gramme dair

1 R = 677 r 10 e MeVcm3 dair standard

1 R = 0838 rad

1 R = 524 x 10 7 MeVg d a i r = 52 x 1 0 1 3 eVg d a i r

1 R = 0107 ergcm 3 d a i r = 869 e rg g d a i r

1 R = 93 e r g g d eau ou de t i s s u s v i v a n t s

- 80 -

UNITE DE DOSE ABSORBEE

Le rad Internatic nalement 09^3) raquo c est luniteacute de dose absorbeacutee-

Elle est fonction des caracteacuteristiques du champ de radiation o~

point consideacutereacute et de la composition eacuteleacutementaire do la natiegraverishy

en ce point

Elle est eacutegale agrave une eacutenergie diviseacutee r-ar une ira se

Indeacutependamment du temps passeacute agrave ceacuteder leacutenergie

1 rad = 100 t g de matiegravere quelconque irradieacutee

s 01 joule par kilogramme

La valeur du rad est sensiblement eacutegale agrave leacutenergie libss-bull- bull_--

de leau (ou des tissus mous irradieacutes) par an faisceau io r-yz X

tel que lexposition soit de roentgen

On peut se servir du rad avec des rayons X gamma neutre bull-bull-

trons protons

Remarques A une exposition de 1 roentgen correspond ure dose

absoijeacutee de

mdash 0869 rad dans lair

mdash 09S rad dans les tissus mous

mdash 08 agrave 097 rad dans leau pour des rayonnement

deacutenergie comprise entre 10 keV et 3 HeV

Si une chambre dionisation a donneacute pour des photons deacutenergie

infeacuterieure agrave 3 WeV agrave un certain endroit dans lair une exshy

position de 1 roentgen le corps humain agrave la mecircrce place receshy

vrait 096 rad

ME5DRES BIOLOGIQUES

Le LET (Linear Energy Transfert) 1 keVmicron deacutecrit leacutenergie

deacutepenseacutee drns les tissus en fonction de la longueur du parcours

LEBR (Efficaciteacute Biologique Relative) = I rayon X de 250 keV

dionisation speacutecifique de 100 paires dions par micron deau ou

de tissue Cest une ionisation speacutecifique-

- 81 -

Le REM (Radiological Equivalent Man) = effet biologique ducirc agrave

labsorption de 1 roentgen de rayons X ou gamma

Un rem = 1 rad X EBR

= EBR e rSEcirc d e tissus

Mesure indispensable agrave leacutetude de certains paramegravetres telles la

radiosensibiliteacute cer luniteacute pratique utiliseacutee pour les vashy

leurs de radiorrotec t _-i

Si lon connaicirct la dose absorbeacutee on peut passer acirc la notion

deacutequivalent de ucirczr2 en pondeacuterant la valeur trouveacutee par un facteur

exprimant le risque relatif correspondant agrave la qualiteacute du rayonshy

nement

Cest le facteur de qualiteacute FQ relieacute agrave la densiteacute des pheacutenomegravenes

eacuteleacutementaires dionisation et dexcitation au voisinage du parcours

de la particule chargeacutee

REM = RAD X FQ

Le rem correspond au risque encouru par un organisme huma_n ayant

reccedilu une dose de 1 rad de rayons X ou gamma

PRINCIPALES VALEURS DE FQ

Rayonnements FQ

X gamma 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale gt 003 HeV 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale lt 003 MeV 17

Neutrons thermiques 3

Particules infinies naturelles protons de faible eacutenergie neutrons rapides 20

Noyaux lourds de recul fragment de fission 20

Une personne soumise pendant un an agrave un flux de neutrons thermishy

ques de 700 Ncm asec recevrait un eacutequivalent de dose de 5 rem

laquelle est la dose annuelle maximale admissible fixeacutee pour la

cateacutegorie de travailleurs dits directement affecteacutes agrave des trashy

vaux sous rayonnements

- 82 -

Le rem est leffet biologique de 12 g de radi-m 226 agrave un megravetre

pour les tissus exposeacutes pendant une heure

Outre la quantiteacute deacutenergie ceacutedeacutee agrave la matiegravere irradieacutee il faut

tenir compte aussi du temps neacutecessaire pour deacutelivrer cette eacutenershy

gie

Une mecircme dose provoque des effets moins graves si elle est eacutetaleacutee

dans le temps Si le temps est suffisamment long une dose mecircme

importante narrive jamais agrave provoquer des effets dits seuils

Les normes de seacutecuriteacute (ou) doses maximales admissibles sont resshy

pecteacutees si lon calcule agrave lavance le temps de travail maximal

en preacutesence du rayonnement

En prenant lheure comme uniteacute de temps on aura

mdash deacutebit dexposition = en Rh

mdash deacutebit de dose absorbeacutee = en radh

mdash deacutebit deacutequivalent de dose = en remh

EFFETS SUR LORGANISME DEFINITIONS DES LOUES

Dose Maximum Admissible cest la dose totale de radiation reccedilue par

un individu et jugeacutee incapable de causer des troubles appreacuteciables

au cours de lexistence Elle varie sil sagit de la seacutecuriteacute inshy

dividuelle dune petite ou dune large fraction de la population

Concentration Maximum Admissible Elle repreacutesente la concentration de

chaque radioeacuteleacutement dans leau et dans lair qui apregraves obtention

dun eacutetat deacutequilibre dans le corps de lindividu qui la ingeacutereacutee

ne donne pas une irradiation corporelle totale deacutepassant une vashy

leur de 03 rem par semaine dans lorgane critique (organe le plus

sensible agrave ce radioeacuteleacutement)

- 83 -

Officiellement la CMA dun radionucleide est lactiviteacute volumique

de ce radionucleide dans lair inhaleacute c dans leau de boisson

qui pour une inhalation ou une ingr -ion exclusive et continue

entraicircne leacutequivalent de dose maxi al admissible au niveau de

lorgane critique lorsque leacutequilibre est atteint ou apregraves cinshy

quante ans dans le cas de radioeacuteleacutements agrave peacuteriode effective longue

Leacutequivalent de dose est deacutefini pour les besoins de la protection

Cest le produit de la dose absorbeacutee par le facteur de qualiteacute

le facteur de distribution de dose et dautres facteurs adeacutequats

bull C H mdash C H -I I

UN Off

- C - C H -I I

OHOH

H C - C H - C H mdash C H -I I I I OHOH OH OH

CHmdashCH-CHmdashCHmdash i I I I bull OH OH OH OH

bullCHmdashCHmdashCHmdash OH- CHmdashCHmdashCHmdashCII- CHmdashCH=CHmdash 0 - + 1

bullC-

1 1 raquo II 1 1 II OH OH 0 O- OH O

Meacutecanisme proposeacute par H SCHERZ

iIV3~SITS LE E2CIT t 3 C C r i l

HT ESS SCIZICSS

U K - A S 3 E L L 3 H I

- bull bull -23 _ _ D E _ _ 3 A _ -icirc_sos

agrave 5- ^ ~ VF

Le Vico-yreacutesident de lUniversiteacute

Universiteacute de Droit dEacuteconomie et des Sciences

A I X - M A R S E I L L E III H - DUSSARDIc2

FACULTEacute des SCIENCES et TECHNIQUES 1raquo SAINT-JEROME Rue Henri Poincar 13397 MARSEILLE CEOEX 4

81raquo -

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Imprimeacute par le Bureau de Documentation

CENCADARACi1E

Page 23: ETUDE DE LA FORMATION DE L'ALDEHYDE MALONIQUE AU COURS DE

ig 9 - Spectre UV du glucose irradieacute 1 - traceacute en milieu acide 2 - traceacute en milieu basique

KIVLfc JE I tKFE PfclKAcirclki

I --bull i-re C gt 0 e rroies dald--hy ie ^

(-IiiCoucirc ltt jar ireacuteccedilarad

Influence de la nature du Kaz

Le rerderent radiolytique en aldeacutehyde ra

ugraveart de la nature de latmosphegravere dans 1

glucose en cours d i rradiat ion En part i

doxygegravene n est pas neacutecessaire agrave la reacuteac

- Influence de la tempeacuterature

On nobserve pas de variations dimportance ro

tempeacuterature dirradiation dans le domaine 0degC

vancicircie au-dessous de 0degC la teneur en aldeacutehyt

plus faible comme elle lest dailleurs pour

tie des produits de radiolyse de lamidon Il bull

dans ces conditions les radicaux libres former

moleacutecule de glucose se recombinent rapidement

glucose rad -raquo-B + H recombinaiscn

T 2 50 750 125 0 Dose krad

fig 10 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde raaloiique

y^- Premiegravere seacuterie de mesures bull Deuxiegraveme seacuterie de mesures

Apregraves irradiation le glucose est dissous en concentration molaire dans de leau distilleacutee

Temp uc +00

fifjll - Influence de la tempeacuterature d malonique radioformee

bullPremiere sirie de mesures bullDeuxiegraveme ceacuterie de mesures

irradiation sur la quantiteacute daldeacutehyde

i COC L- vla _ i W

bull-bull gt - - - U - U L i bull lt

bull bull bull - bull bull _ bull bull bull c r i o y -

-aitre iuml a u t a i t i l - i inu c r t a r t e

bull- v o v - i i r- - bull - -OJ-

L ara y x gte c bull re 3i t

i V----- r e Lrv- ij a bull_bullbull-

= -irT i v ie laquoa t i t v bull- -iv J pound -bull JCI1 e r a d i o f c r r v 5 - en

_ e t (bull - r pound oa - - - o- bullbull -o i or a r n b l e e = e e l --c

a - i i ^ ] - ampl -poundbullbulllaquo OLVOL rof i - t -o r a u c-noJIcirc t i o r J e deix

bull aa- - - t - c -

- -1 bull -e - e bull r eacute cdV-rac a j x j u M e Jiuniiii tC- a t t r i -

iil v agrave bullbull t a b i i ^oi-e t i e ia i - v hyror--i- e t re I C J h y d r o -

1 bull- i-j co u t -ox Je e a u CC-J l i a i s o n s r - e r n e t t r a i e n t

AIU j a r t l e t r a f e - t ci eacute no r e i t le 3 i r o l e ^ u i e s a c t i v eacute e s agrave l e a u

t_ r icirc amp i t r e j a r t une p a r t i e de l eacute r e r r i e r e ccedil u e s e r a i t a b n o r b eacute e

r l u ^ r r Jr tur ir

ltt r a n s f e r t agrave l e a u

r a d i o l y s e

rjj-t bullbull_bull agrave e s l i a i s o n s h y d r o g egrave n e

I ig12 - Influence de deux mois de conservation de glucose irradieacute sur le spectre en lumiegravere visibleapregraves reacuteaction avec lATB 1 - Tempeacuterature de conservation + 30degC 2 - Tempeacuterature de conservation 0degC 3 - Tempeacuterature de conservation - 40degC

DO

53

2

f

05 laquo

03- ^y

01-

1 10

1 3 0

H u m i d i t eacute (

fig-13 ~ Influence de lhumiditeacute du glucose sur la quantiteacute daldeacutehyde maIonique radioformeacutee

- 27 -

Les radicaux de leau pourraient eacutegalement particix-er agrave leffet

protecteur en donnant par recombinaison le glucose de deacutepart ou

on modifiant 1 eacutevolution des radicaux mis en jeu laquoans la formashy

tion de laldeacutehyde- Cot aspect sera eacutetudieacute ulteacuterieurement avec

le rocircle des OH-

mdash U effet activateur preacutepondeacuterant aux teneurs en eau eacuteleveacuteer

correspondant agrave ce que lon deacutesigne par effet secondaire et at-

trifcuable aux radicaux de leau hautement reacuteactifs

radiation V glucose raquobull aldeacutehyde nalonique + autres produits de radiolyse

[radicaux intermeacutediairesmdashaldeacutehyde malonique + autres produits de radiolyse

f - Influence des piegraveges agrave radicaux libres

Laddition de K Br supprime les radicaux OH de leau formeacutes en

cours dirradiation La teneur en aldeacutehyde malonique est alors

constante pour des teneurs en eau comprises entre 0 et 75

g - Influence de la structure cristalline du glucose

La structure cristalline du glucose irradieacute contrairement agrave ce

qui a eacuteteacute observeacute avec laciditeacute radioformeacutee Q53]ina pas dinflushy

ence sur la quantiteacute daldeacutehyde obtenue On peut penser que les

diffeacuterences observeacutees entre les formes anomecircres du glucose ou eacuteii-

tre les divers sucres isomegraveres lorsquon effectue les irradiations

agrave leacutetat solide sont effectivement dues agrave la steacutereacuteochimie relative

des groupements hydroxyle

h - Influence de la configuration anomeacuterique du glucose (fig 14-)

A leacutetat solide le glucose 3 conduit agrave un rendement radiolytique

16 fois supeacuterieur agrave celui du glucose commercial qui est constitueacute

principalement de forme a comme nous lavons veacuterifieacute par chromatoshy

graphic en phase gazeuse des deacuteriveacutes trimeacutetfaylsilyleacutes

532 Longueur donde nm

^ i n uo-nerl re ri- o - r u ie arit-- -i a iagraveocirchyie na loni rv i i iofcrraeacute

t i^coo 0

^

CH2OH

tfUgrave Cs-^mdasho

r ~- L CHOH

HO^C 3 amp H OH

D-G111CQSE

CHOH CH2OH

anomfere (3 bull X _4Bnm_ere o-

Mar Liair-2 isotopiques

Cec cxjl-rierces nous ont conduit agrave travailler dans des corciii-

ii re ot pas rigoureusement anhydres puisque les composeacutes -

-- - o-i livreacutee er solution aqueuse Mais avec 10 dhuiriditv

-i ours lapparence physique dune poudre et la figjre S bull

ratre ue le rocircle de ces 10 est faible sur les proportion

jeacutehyde malonique radioformeacute

le coiution de glucose marqueacute (Cj ou C s ) est incorporeacutee de fa-

] lus homogegravene possible agrave du glucose froid anhydre la teneur

eau finale est de 10 le meacutelange est ensuite irradieacute agrave 0 Er-

Apregraves dissolution distillation sous vide et purification par v-

tnatographie du complexe avec lATB les concentrations en aldeacutehv

ma]onique sont mesureacutees en moleslitre par colorimeacutetrie (D0- gt

du complexe ATB) en se reacutefeacuterant agrave une courbe eacutetalon les activit

deacutetermineacutees par scintillation sont exprimeacutees en coups par 10 m

al de solution Capregraves deacuteduction du bruit de fond)

- 30 -

[As (malon)l As (glu) J A

nb coups Lactiviteacute speacutecifique As Crnalon) = des eacutechantillons

nb de moles est pratiquement constante au cours des trois derniegraveres opeacuterations

le complexe eit donc suffisamment purifieacute-

Or deacutetermine eacutegalement lactiviteacute speacutecifique As (gluj du glucose A devrait repreacutesenter la fraction dal-

JA deacutehyde malonique provenant de lextreacutemiteacute du glucose marqueacute (1 ou 6)

Cependant nous lavons vu le glucose est le siegravege dune radiolyse

i terne par les particules de lisotope radioactif- De laldeacutehyde

malonique marqueacute est susceptible decirctre produit en quantiteacutes daushy

tant plus importantes que le stockage avant irradiation a eacuteteacute plus

long Il ne perturbe pas de faccedilon appreacuteciable la densiteacute optique

agrave 532 n-m- (le glucose marqueacute est en quantiteacute neacutegligeable) mais

augmente lactiviteacute et par suite lactiviteacute speacutecifique

Afin de calculer le terme correctif du glucose marqueacute est ajouteacute

agrave du glucose froid deacutejagrave irradieacute dans les mecircmes proportions et les

mecircmes conditions que preacuteceacutedemment Laldeacutehyde malonique radioforme

non marqueacute est utiliseacute ici comme entraicircneur et on mesure lactishy

viteacute speacutecifique du complexe purifieacute que lon rapporte toujours agrave

celle du glucose pour tenir compte des fluctuations de marquage

|As (malon)|

[ AE (glu) J = B B

bull Cest en fait la diffeacuterence A - B qui repreacutesente la fraction dalshy

deacutehyde malonique formeacute par irradiation provenant de lextreacutemiteacute

eacutetudieacutee de la moleacutecule de glucose

Les reacutesultats sont rapporteacutes dans les tableaux 1 et 2

On peut en conclure que lorsque le glucose est irradieacute agrave 3 eacutetat soshy

lide agrave la teneur en eau de TO semblable agrave celle de lamidon inshy

dustriel 23 de laldeacutehyde malonique sont issus de lextreacutemiteacute alshy

coolique et 13 de lextreacutemiteacute aldeacutehydique- Aux erreurs dexpeacuteshy

rience pregraves la somme des fractions corrigeacutees est eacutegale agrave 1

Tableau ndeg 1

Glucose J C B

Teacutemoi El rradieacute

Chrolaquoatograpnie Ndeg 1 2 3 i 5 1 P 3 k 5

Concentration de leacuteluat 365 k8 bulla 237 86 155 6 81 15 x 10 mml

1er comptage corrigeacute 597 596 5gt2 258 31it 5668 2336 3152 4950 coups10 m

2egraveme comptage corrigeacute 599 ^95 53 223 30H 5658 2259 2758 52t3 coups10 mn

Activiteacute speacutecifique 1 16 12ltt 12 111 362 365 389 389 328 x 10- coupe10 mnm

Activiteacute speacutecifique 2 161 103 12 9ltt 350 365 376 3raquo0 ii 9 x 1C- coups10 mnm

Rendement total 60 33 7 E 53 20 10 E

IV ne ugravet J ^rrcc lion

ionibrc do ^oupjiO mn tour 0 rj iicoce Jo deacutepart

A c t i v i t eacute opocircciiiiue on coupunio Lev 0 ru du ^lucoiio -k iucircparl -

A c t i v i t eacute speacutec i f ique moyenne do 1 a Lileacutehy malonique p u r i f i eacute (coupanolc 10 mu) raquo t o 9

Propor t ion As mal or

AJ g l u

l-ro

Ai rrjaJu

riv

Giucoije i-C

I r r a d i eacute

Chromatographie Ndeg 1 1

2 3 lt

Concentration de leluatl 118 95 91 pound60 IS1- 1 Iuml 50 bull

1er comptage corrigeacute

2vvfi -yr-iit--

ActiviU- C- i fi

Rendement l rtaj

Terme de correction - V7fclt-

Nombre de coups10 mn pour 01 ce de gluc ose de deacutepart 9 600

Activiteacute speacutecifique en coupsmole10 mn du glucose de deacutepart 21109

Activiteacute speacutecifique moyenne de laldeacutehyde malonique purifieacute Ccoupsmolo10 mn) 45109

As malon Proportion mdash raquo 214 As glu

Proportion corrigeacutee

As maloni As malon] glu I As glu

lt 000

gt010 9

16 9 10 9

- 25 -

La moleacutecule daldeacutehyde malonique contient donc toujours soit le

bullarbone 1 du glucose (dans 12 des cas) soit le carbone 6 (dans

icirc de cac) ce qui exclut leacuteventualiteacute de formation agrave partir

de atomes t3 ou ^^5 dailleurs peu probable car elle neacuteshy

cessite deux ruptures de la chaicircne carboneacutee

- Propositions de meacutecanismes

Leacutenergie de la radiation va entre autre exciter la moieacutecylo w

TUagrave la rupture- La reacuteaction corrneicera par la scission de Is Iilaquo

son la plus faible Nous discuterons plus loin les facteurs cor c

rationnels qui peuvent orienter cette coupure initiale On peut

proposer deux meacutecanismesi compte tenu de la double origine de la

deacutehyde nalonique

a - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute alcoolique

La rupture initiale de la liaison heacutemiumlaceacutetalique peut ecirctre e

visageacutee comme une scission conseacutecutive au deacutepart dun radin

H du carbone 1 cette eacutetape endothermique neacutecessite enviroi

92 kcal

H OH 0 OK

c bull c

a (CH0H)3 (CH0H)3

S s c i s s i o n

0 CH MJrad bull CH

CH OH CH 2 OH

I glucose II

La rupture de la liaison C 3 - C 4 (83 kcal) et le deacutepart dun H

du carbone 6 (99 kcal) neacutecessaires agrave la formation de laldeacutehyde

malonique peuvent ecirctre suivis de leacutetablissement dune double

liaison C=C (-egraveh kcal) Un des radicaux (III) obtenus est un

glycol allylique On pourra consideacuterer un radical comme une

espegravece deacuteficiente en eacutelectron donc stabiliseacutee par loxygegravene-

0

copy

1 a iiflicircryde inaj -ije

bull bullbullgt i i^ i torrvid iuiro ( I I ) cnbi- ecirc t r e conf i r

ijfe e ocircviucircoicirc-cc- au la iuml ia ra to i ri- _ igt5] i a c ide 5

iquucirc (VI)

- 3 -

O CH

C

(CHOH)

I H r ~ CH

I Ciyii

I I

0

b - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute aldeacutehyacirci^-jg

Le deacutepart dur hydroxyle OK neacutecessite jie eacutere celle de la rupture de la liaison C mdash O heacuteria

Lattaque en C a est susceptible de conduire agrave selon le processus suivant compeacutetitif du preacute^

H 0--

-C

H C ^ OH

(CHOH)

I CH

ad

O CHjOl c_oi

I VII

- amp -

Apres coupure C3 mdash C4 et reacutearrai pounderrciit (^ kcaiuml )

H OH ii

iC mdash OS

CKOE

0 Ci

CiiOK

VII

Ciijugrave

VIII

i-aldeacutehyde iralcnirje cet obiom r ar hyagraveroiv^c -io bullbull

du dosage en milieu acide

- mdash c

CHO

0-0-

CHO f

r-CKO

aldeacutehyde malonique

Remarque On peut envisager aussi daboutir agrave la forme eacutenolique de

lacetal daldeacutehyde malonique cependant leacutenergie neacutecesshy

saire est supeacuterieure (19 kcal)

- 39 -

H 0

i C

| 1 HC

J -CHOH

CHOIi

1

CH

CB^OH

Examinons agrave preacutesent comment ce5 icirc pothegraveses saccordent avt-j It-J

variations observeacutees de rendemen radidytique en fonction des

conditions dirradiation et des aracteacuteristiques du glucose

mdash La preacutesence doxygegravene nest y -bull neacutecessaire pour lexplicatio

des deux meacutecanismes elle nu pas non plus dinfluence sur la

quantiteacute daldeacutehyde malonique ruiioformeacutee-

mdash La constance du rendement radiolytique en fonction du deacutebit de

dose deacutecoule de lobservation preacuteceacutedente les pheacutenomegravenes de

diffusion gazeuse (0= par exemple) nintervenant pas

mdash Il est difficile de relier les variations en fonction de la temshy

peacuterature dirradiation aux hypothegraveses eacutenonceacutees Si certaines

eacutetapes sont endothermiques dautres produisent de leacutenergie et

le bilan global doit ecirctre sensiblement nul puisque la concentrashy

tion daldeacutehyde malonique reste la mecircme entre O^C et 8odegC Or

les meacutecanismes a et b sont endothermiques Il na pas eacuteteacute tenu

compte des eacutenergies de reacutesonance qui peuvent stabiliser certains

radicaux (allylique en particulier) ni du facteur entropique

De plus le couplage avec dautres reacuteactions se faisant sur laushy

tre moitieacute de la moleacutecule est susceptible dapporter une partie

de leacutenergie neacutecessaire

bull b orvi- or 1er f a ib l e s irvv iri

rrv c i a eXfo i i Un-- i

bull bull i i i la x uvvc ceux AcircQ l - a H

j-t J iecirc^oxygl jTOise ai iJe kl ucircri bull

bull_bull bull-bull riri e reacutejerlto i t rbr

gtil - c K ^ e r t j cur ie tcie- er

et t ai a i J i t io ie c ^e bullbull t cera

c- F L( raquogtpound-huxi-- raquo j bull -e ieiJ ^orif or-

i -rtiiej ont r eacute a c t i v e s avi-c Loorr

iil io ia-icirc lec o rb i t a l e Libres de^

a^ u c t raiwar t ir a r a l l egrave l u a avec la

i L bull - o^c r--^le alt f l u^e ^ouc-

i- bull-bull - bull riabullbull- f ac i l i t e - d ouve r tu re

i-- a r j bull i bull s i o n acircani - anonegravere B uc

-ic- ccriit e offot i jr rcr-ierrert

fii- -ltbull - ircrta

g bullltx

v

0 0 n

R

lti o ^ v ~rv

0 0 B

I

A C F sont reacuteactives B D E sont inertes [55]- Incorporeacutees da

un cycle agrave 6 centres At B C conduisent aux trois conformations

dun composeacute anomegravere amp dont 2 sont reacuteactives D et E corresponde

agrave une forme o non reacuteactiveraquo dautre part S ne peut repreacutesenter -

cycle pyranose

0 -o-

1 I

CHjOH

etegravese dne attaque sur le carbone en position 2 dans le

iiicircre b est confirmeacutee par la quantiteacute daldeacutehyde malonique

formeacutee dans le glucose le galactose et le mannose En ef-

la corfiguratior anomeacuteriaue de ces trois sucres est iden-

(fcrne bullgt largement preacutedominante) et on peut penser que la

--ipatier au premier meacutecanisme est semblable La position de

roxyie e imposeacutee par lencombrement de CH sOH est eacutequato-

pcr ie glucose et le galactose et axiale pour le marrose

ior poundeacutereacuteraiemeit plus labile Expeacuterimentalement le mannose

it i uicirce quantiteacute daldeacutehyde ma ionique supeacuterieure agrave celle

oacirce et au galactose

Sriverraquo les conformations preacutefeacutereacutees

Glucose

OH en 2 equatorial OH en 2 axial

Or

OH en 2 equatorial

- lto -

Extrapolation aux polymegraveres

Les rendements radioly tiques rapporteacutes comme luniteacute deacutenergie le

rad agrave 1 gramme de matiegravere irradieacutee de deux polymegraveres le maltose

et le maltotriose sont intermeacutediaires entre ceux des formeacutee raquo ot

S du glucose

Or la conformation de la liaison glycosidique est ogt dans les deux

polymegraveres celle du reacutesidu reacuteducteur est principalement 5 (veacuterishy

fieacutee pour le maltose par chromatographic caseuco des deacuteriveacute- trishy

meacute thy 1 silyleacutes) Il semblerait donc qo tous les groupements arhy-

droglucose sont sensibles agrave leffet primaire -uils soient initia

lerert libres ou inclus dans une chaicircne gluconidique Dailleurs

dune part les meacutecanismes proposeacutes plus haut ne mettent pas en jeu

le carbone dautre part la diffeacuterence de position de 1 hydro-

xyle en t dans le glucose et le galactose eut sans influence On

doit donc tendre pour lamylose au mecircme rendement que le glucose -gt

tableau 3

ciyni CcedilH2OH

S OH A OcircH

Types de polymerisations de lamidon

amylopectine

)H OH Glucose 3 I rcsidu

^

llltlH 2 reacutesiduraquo

Kaltoeriost 3 reacutesidus

CBjO

deg J

C H2deg

CH20H CHjOH a l l o a o laquo I t roae

CHO

CH20H r i b o s

g l u c o s e

CHO

VII o mannosfl

CH 20H CH 20H CH 20H CHjOH guloae idoso galuctose taloiraquo

x y l o e c CHjOH

l y x o s e

CHO

t CH2QH

tfrytbro se

CH20H t h r eacute o s t

h Cil 20H

a l d eacute h y d e g l y c eacute r i q u o

Configuration dos ALDCSi-

- i7 -

III - ETUDE DE Lbull EFFET OcircECOJJD SE

L eacutetuje de la formatior daldeacutehyde rca Ionique agrave partir de sucirclu-

io do flu cosy a --to rrotiveacute- ir lo fait que dans 1aridor irdusi-

rou 1 avjii Jit ue -juantit or neacutegligeable deau est vrais erb la io

rcrt ro^ onsable cor me dans bullbull glucose hydrateacute d ure partie de ce - bull

-oliiL- ISMre part u - caioiC avait eacuteteacute proposeacute r-ar J ~ he r

bull Tit ^oj j t il eacutetait inter-- ant do -eacuterifier ses hypothegraveses

Le poundj ucose cet irradieacute sauf speacutecification cor traire raquo sr s-gtlu-

lion aiueuse agrave la concentra tir de C M i tempeacuterature ordinaire bull-

bull reacute seiee dair ei r la dose bullbull C i Mr ad-

Les quantiteacutes daldeacuteh malonique formeacutees sont alors beo-cou

Lus importantes aue celles et rveacutees lorsque le glucose est irradieacute

bull- leacutetat sec Cette diffeacuterence s t due agrave la tajue des moleacutecules de

jeluteacute par les radicaux radioft -es de leau (effet secondaire)

- La radiolyse de leau

Le meacutecanisme de formatio des radicaux libres de leau est encore-

incertain Toutes les th lories partent cependant de la repreacutesenshy

tation suivante de lionis- lion

rad +

0 raquo- iiuml30 + e

Ces deux espegraveces peuvent se recoisbiner et provoquer la coupure de

la l iaison 0 mdash H

e + ^ 0 + ^ H + OH

ou reacuteagir sur l eau [55 agrave 57

e + H_0 - OH + H

H^O + ItjO ~ H a 0 + + OH

H30 + OH m- 21^0

e + Iuml^O ^ H + OH

Enfin les eacutelectrons peuvent ecirctre rapidement hydrateacutes ( 1 0 - 1 1 sec) [5S]

e raquo- e~ Therm raquobull e~ aq

- i(8 -

Les espegraveces initialesreacutesultant Je lionisation de leau sont

donc H OH e~ aq

Dans un second ter-ps -lles peuvent engendrer des espegraveces moleacutecushy

laires stables

IcircOH

-r OH

Lors d i r r a d i a - i o n i eai ire 1 hydrorvrnc rjcleacuteculaire e t l e erc

-yde ihydrc t e ^ r t i i p e r t rajidere t bull ne r eacute a c t i o n er chaicircne

__y agrave 60]

Hi + OH mdash HO - ii

H + IcircLO laquo- bull 0 + OH

H + ^degs ^deg

L preacutesence doxygegravene dissous de nouvelles espegraveces transitoires

ont forneacutees

H bull- 0 2 ^ H0 2

2H0 2 raquo-2iE02 + Craquo2 OH reacuteagit avec i^O maintenant en

OH + H ^ ^ H0 2 +^0 excegraves devant H^ [57

H + OK raquo- K_0 ]

Leau pure ou satureacutee doxygegravene irradieacutee conduit agrave dec intermeacute-

diaires qui en se recombinant restituent plus ou moins rapidement -

leau de deacutepart _

Lorsquune partie des radicaux OH est utiliseacutee pour reacuteagir avec ^

un soluteacute par exemple le glucose il y a accumulation de peroxyde S

dhydrogegravene -

i

- 9 -

1 i i 2 0 mdash H + Z OH

K K + 2 0 2 H 0 2

2 HO s - Kg0 3 + 0 2

2 pound plusmn j c o s e + 5 OH raquo p r o d u i t s de r a d i o l y s e

c ^ l u c o r - e + ^ H 0 + 0

La presence de peroxyde dhydrogegravene dans les solutions io r_ r

ou agraveaicircu 1urido humide ( jgt t) irradieacute a eacuteteacute er effet mcrtreacuteo

colcagraveneacutetrie [5S] Il ne provient pas du glucose- lui-mecircme r -

en trouve pas jar irradiation agrave leacutetat sec [59] [^0]

Irflueree des conditions dirradiation et des caracteacutericti -

a - influence de la dose et de la concentration

Lors des irradiations du glucose sec ruuz avons noteacute bullbullbull

quantiteacute daldeacutehyde malonique variait lineacuteairement ave bullbullbull

pari la dose dirradiation et la quantiteacute de produit irr--

dautre part-

Les caracteacuteristiques de leffet secondaire sont sensiblerie

diffeacuterentes (fig 15 et 16)

mdash Ainsi la concentration daldeacutehyde malonj icirci crnicircl i v ^

dose et tend vers une limite Aux fortes doses dirradiai c

et aux faibles concentrations de glucose on observe de

plus une deacutecroissance Ceci peut ecirctre imputeacute agrave la radiolc

de laldeacutehyde malonique ou agrave sa destruction par reacuteaction

secondaire avec un autre produit de radiolyse par exemple

aldeacutehyde malonique - raquoraquo hydroxy-alcoyl peroxyde mdash-^ acide maionicr-

En outre la formation daldeacutehyde malonique est indeacutependante

de la teneur initiale en glucose dans un certain domaine do

concentration On peut adopter pour expliquer ces variations

une hypothegravese voisine de celle de ALTMANN [61]

- 50 -

Dose (Krad)

ir 15 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde malonique agrave partir de solutions de glucose

M 1 - concentration initiale du glucose TcggF

M 2 - concentration initiale du glucose -7mdashbull 3 - concentration initiale du glucose

2D

- 51

c j CM [ C O

oj

02

10 r2 i6-i 21G1 [Glucose] mi

figlb - Influence de la concentration initiale en glucose sur la variation de la quantiteacute daldeacutehyde malonique radiofonnee (solution eau dis t i l leacutee dose 0 f5 Nrad)

o c lu

-bull M bull i f bull u - 1

r - a r - i - a w c bull 1- bull i -ni

dcc- J i r r a d i a t i o r

^ = i(UcircH k (Pbdquo ) (oH) d eacute d u i t de raquo- (lt) e t ( 3

o o r r s c Gi d u t r _ i t u

f a ~ t e u r de c c r v e r c i c r G It r e r d c n e j t e f o r n a t i o den aux Oli G 1 - D e t i c ue~- v a l o j r i u i t i a l e u du g l u c o s e e t de P

l e - r a d i c a u x d i j i a r a i s j e n t e C ~ 1 0 ocirc e c Donc

agraveOH

7 OH =

bullpoundbull ampC e t u GOH = OH ( k g l u 0 + kj P Q )

cr GOH

en r e m p l a ccedil a n t d a n s ^

dll k a G(OH)

ltD ~ k g l u 0 + k p P 0

( g l u ) on p o c e K = k a [G ( 0 H ) 1

k g l u Q + k P 0

9- ^ j j = K ( E l u ) = K ( c i u 0 - M)

- 5 -

(glu - M) = K M d H - d (8 l uo H) car gluc - constarte

= - A ducirc (eiu0 - K)

^ glu - H = C e c o

pour D=0 K=0 C=poundiu0

15- Cpoundiu0 - Hy = giuc (e gt

U M = gluc (1 - eK D)

la representation de cette fonction est donneacutee firre

La juartiteacute de produits radioforrceacutes donc daldeacutehyde maloniyue

ivor la dose puis tend vers une limite

Le- reacutesultats expeacuterimentaux sont plus complexes et aux fortec

plusmnoir lavons vu laldeacutehyde malonique est lui-mecircme deacutetruit

Un calcul semblable permet dexpliquer lindeacutependance viocirc~agrave-

de la concentration initiale de glucose

par deacutefinition on peut eacutecrire

i amp r I u l icirc k bull (G OH) 1 dH

k1 elubdquo + le P

dapregraves 8

k G (OH) 6 GM = S i uo G M = rendement de

k glu0 + kp P 0 formation de

17- agrave - -Jpound-L_ bull _Ji_ipound G H k G(OH) k glu0 G(OH)

Lorsque gluQ ^ P Q GM est indeacutependant de la concentration en

glucose

Cest le pheacuterioegravene important traduit par la courbe theacuteorique figu

et observeacute expeacuterimentalement figure 16

G i j 0

Dose

f i r - - Repreacutesenta t ion graphique de M = J 1U 0 (1 - e~ )

Glo 0 laquop Glu 0 gtP 0

fig T8 - Representation graphique de J_ k 1 kp Po gH gTOcircET (en fonction de la concentration en glucose)

k iTOcircST + k glu0

- gt -

I l faut orf i otor ro l e ra ort r^-U-hy it- ma i oni-jue radifucircrir

lt- io t-ilaquobull-bull i rr iitgt -bullbullbull ru i r --lArab L lt-ltt laquoari a gt oree

r ^ t i c bullbull f~-bull OJ-o aug^ei i c i i ^ - t -- l nvu- v irL- f a i t

bullbull bull bull L r jr t M - i - ra o^^ av-- le r - 1 -

ni bull i- rcrt v J 3 rt i ~i l i ocirc rerre CH

ave- JI k ie 16 CH M - 1 2 c 1

Lour ad ii tier avs irra-Jiatio di iie la -j-uajLiiI- daldeacutehyde ma-

loni jue (fie- ^ ) ampJ- revanche lef fc t est iwcroocirc apregraves saturashy

tion dec solutions par le p rot oxyde dazote bdquoG qui induit la forshy

mation dec radicaux OH agrave partir des eacutelectrons aqueux (fig 22)

e aq + iumli20 raquo- K 3 + 011 k = 86 1Q 3 M1 sec 1 [63]

Lespegravece reacuteactive de 1eau responsable de la formation de 1AH

es donc bien le radical OH

- 5 -

fig 19 - Influence de la concentration en glucose sur le nombre de moles dAM radioformeacutees par moleacutecule de glucose-

- 56 -

i

j

532 1

i O a 1

i 20 bull

1 i

10 lt

i

^y 2 4 6 8 10 12 Pil

fig 20 - Influence du pH dirradiaiumliOiumli sur la formation daldeacutehyde aaloiugraveque laquo (solution molaire de glucose dose 2 Hrad)

tPieges agrave OH] m

fig 21 - Influence de la concentration de divers piegraveges P -iia libres sur la formation daldeacutehyde malonique -~u - -s - lirradiation Y du glucose en solution -olcire

1 - CH3 CH OH

2 - CCH) CE OH

3 - K Br

60 -

- 5 mdash 1

51er-

f iCcedil 22 - Evol^t io le -I-ilv^- ial^1i c x ucircaii1 ormeumlegrave ^onct ion de la conceji trat icirccr uc ^IUCQJU OU preacutesence de

mdash 1 - KbdquoQ

mdash 2 - Teacutemoin eau distilleacutee

mdash 2 - CK3 CH OK

- 61 -

kcrarrie Le r a d i c a l OH ea t connu pour ecirc t r e un pu issan t cxyia

r eacute a c t i o n avec KMn04 e s t pa r exemple l a s eu l e oj i l J

j o r t orrre ur r eacuteduc teur - Dune jjianiere geacuteneacute ra l e i l

s u s c e p t i b l e d a r r a c h e r un hydrogegravene

H K

I ^ I R C mdash 0 mdash K ^ O H raquo - H C f R mdash C C

I ^ I R fi

E rrilie busiq-je i l e s t deacutecoEposj e t le r a d i c a l C

possegravede des p r o p r i eacute t eacute s semblables

OH OH mdash HjO + 0

K K

I ~ ^ _ R mdash C mdash 0 mdash H ltdeggt0 R mdash C mdash 0 + vil

I ~ I R R

R R

I I O H + S mdash C OH R mdash C mdash 0 + K_

I

- Marquages isotopiques

A une solution 5 10 M de glucoso pH 1 1 satureacutee doxygegravene esz a c

teacutee une faible quantiteacute de ce sucre marqueacute au 1 4 C en position Cx

ou C s

Apregraves irradiation (5 Mradi 130 kradh) laldeacutehyde malonique est

seacutepareacute comme preacuteceacutedemmentraquo Les purifications du complexe ave 1 bull

sont effectueacutees par cristallisations successives dans leau et par

chromatographic de partage sur colonne de cellulose Lactiviteacute

speacutecifique eacutetant constante au cours de 5 opeacuterations on estime que

le complexe est suffisamment purifieacute

Glucose rrgtaroieacute on p o s i t i o n

11deg c r i s t a l ltdeg c r i s t a l - ^ 0 u r i i U a l i c c r i s t a l icirc e l u a t chrc-

i - a l ( n o i e s ) i bull 0 mdash - Q- V 10 - 5 10 _ - 0 06 10-

A t i v i t eacute t o t a l e VL- 0 s i Mi tes

10 o i 1 C S i j 10- J 0 1 0 t is- 10 e

- i v i t ocirc s p eacute - i - i 21 10

0 1 ) h

jucircoitioi ugrave

bull - i m a l I n o l e ocirc ) 1 1 8 E io-= 115 1 0 - 6 03igt 1 0 0187 10 - 0 05^ 1 0 _

gtbullbullbull ivitiuml t o t a l e o rs 10 minutes

o- bull5 10= i 10 s idj 1 0 - e10 10-

- icirc i v i t eacute speacute = i -3V o 1 0 iK 10 1 c iraquo 1 0 1 0 ltt 1 0 1 0

b 1 0 1 0

i ----is~iumlrt - S bull - - bull bull - -JIuml l ^ 1 5lt

La r a d i c l y s e i n t e r n e e j t i c i neacute^IigeaLiO levant c o l l e p rodui te r-ar

le rayonnement car l a juantivl- Jali-Shv-Jc- ralor i ^ e ferrreacutee ir

i r r a d i a t i o n 7 e s t t r egrave s s^ i icirc r i eure gt e ucirc p glucose j e

Les bull amprOto rer-reacute^prrTit rraio-iq^e contenant l e carbone rcarqueacute -n-t bullbullbull-i- - - LJvemert de 8 igt e t

10 icircioir 1^ -lLiBaiiumles a ldeacutehydiqje e t a l c o o l i q u e

P ropos i t i ons de ae--ajd^mea

ues meca-Jpoundr5 voa r -_-

i-i-jpound lt--v-2- -Liri T L

v l a i t que- l-Mg-^t ^ t i

viuml-ovoja^ pour l a r a d i o l y s e en mi l ieu

-bullelle en s o l u t i o n en tenant compte

r a d i c a l -OH de l e a u

- 63 -

On peut concevoir que lattaque du radical OH conduise agrave

chement de H- sur lhydroxyde du carbone t

H OH

Y CHOE I CKOH

I HCO^K iO

CK OH

1

H OH -C I CHOH I CHOH

HCO I

mdashCH I CJLOH

II

Le rearrangement du radical II aboutit apregraves rupture de la

C mdash C au composeacute III

H OH

-V CHOH

H C amp + 7 kcal

mdash-c

I CHOH i CHOH

CHjOH II CHCK III

te composeacute III peut ensuite eacutevoluer agraveampns deux voice digegravere1

H ^0

I

a - Hydrolyse de la liaison aceacutetalique

CHO

CHOH

__ CHOE CHOK

COM

CEO

CKOH

CE OH

IV

l

H OH C

_ II

v- 2 C bullbull=lt-

Laiiic - i et cr suite rOcej^aire dc

-ur ie carl-o-e c du r a d i c a l V c e t t e

j i t d i rec te-re c o i t ar i i t e r n eacute -

cc

c

CHC

ci-

ildeacutehyde r-aicrirje

rc conditions expeacuterimentales to de laldeacutehyde ralonique sont

i icr-eacutes i partir de lextreacutemiteacute aideacutehydique

Counure horolytiaus de la liaison acetaliccedilue

Le radical III pourrait aussi conduire apregraves coupure horcolytique

de la liaison C mdash 0 heacuteniaceacutetalique sercolable agrave celle postuleacutee en

rrilieu solide s la forme eacutenolique de laldeacutehyde nialonique

K 0)

l c I

CHC i I CHOK CKO

CKO

omdash-mdashOH

CE OH

III

8h kcal CH I CKOE

- 6J -

CHO CHO

I I bullCHOK laquo- CH

f 1 ltCHOli CKOH

XII XIII

lit-rai responsable de la formation ugrave partir de bullbullbull-

rLi al tccli ie I riucose de seulement 0 de laldeacutehyde- r-~

Or p e t er effet penser quen milieu liquide bullbull

r aux pi extrecircmes lhydrolyse est plus facile

la -jeupure horr-dy tique

biccussion

Le-iuml variations de la concentration en aldeacutehyde mala ni que ob^t rv----

en fonction de la dose dirradiation et de la concentration e -

bullcse sert compatibles avec tout node daction indirecte

Lee effets de xalcooi du bromure de potassium et du protoxy-i--

d --ote ronf irment i attaque initiale des radicaux OH

linfluence de loxygegravene est nulle et ce gaz nest pas impliqueacute

dans lexplication des rcecanisres

I] est difficile de comparer les rendements raaiulj tidies du glushy

cose du mannose et du galactose les pourcentages relatifs dej

formes or et 9 eacutetant diffeacuterents en solution dans leau

En milieu basique la stabilisation de la forme eacutenolique de lalshy

deacutehyde malonique peut expliquer le rocircle favorisant dune eacuteleacutevation

de pH

En conclusion les meacutecanismes proposeacutes ici sont assez diffeacuterents

de ceux deacutecrits par Scherz Nos reacutesultats expeacuterimentaux ont montreacute

en effet que dans les conditions dirradiation utiliseacutees (solution

dilueacutee pH eacuteleveacute) laldeacutehyde malonique provenait contrairement agrave

lhypothegravese de cet auteur principalement de lextreacutemiteacute aldeacutehydique

du glucose

- CC -

- Extrapolation aux polymegraveres supericirz (fipound- 2)

La comparaison des re demets Ju glucose du rraltose et du maltti-

trio^e net e eacutevidence le roio Au r^rb^nc i

Lorsc- roi -vi o-t xrri li ]eacute in la lai^oi pound lycos i il j e il ny

a plu s pe_- it i 11 teacute d at tu e r ar 1er r in aux Li je eau corrt-

il est oslieacute dans les meacutecanisme- deacutecrits r 1J- ha-it

Seul lej cyles A correspondant bull 1 ex i reacuterri teacute rcr reacute iuc t ri -e

chaicircre irrite cdiraieit i laldeacutehyde rralcri pjc (ne hydre lye

de la liaison jlycosidique serait neacutecessaire) Jre f ra bull tio Je r

dicaux CH Je leau part ici erai t r le y-le E C - d autr-s

reacuteactions et eraii or censeacute ueje LIA Li lisat le - ia [reduction

daldeacutehyde rraionisue -iui deacutecroicirctrait e fonctic de la lorQuer

la chaicircre

Jre extrapolation ugrave 1 any lose condi t ugrave admet tre vc leffet bull-bull

condaire serait donc neacutegligeable Ceci cat en accord avec les reacuteshy

sultats obtenus sur lamidon irradieacute agrave leacutetat solide pour lequel

les concentrations agravealdeacutehyde malonique r augmentent pas aux forshy

tes humiditeacutes contrairement agrave ce que lon pourrait attendre de

1effet secondaire

Dans 1isomaltose les carbones 4 des deux cycles sont libres et

rien nempecircche quapregraves hydrolyse ils participent tous deux agrave la

formation daldeacutehyde malonique cest ce quon observe en effet

expeacuterimentalement

67

fig- 23 - Irradiation du glucose et de ses polymegraveres en milieu liquide agrave diffeacuterents pH

1 - glucose

2 - maltose

5 - maltotriose-

oi^h^-uirifmdash

te rr--t lti J u b i

i _a JOI-bull i bullbull l-it-hyis rraiori _bull = oer est ajouta -J volume

A_-ide d thiobarbiturique 072 g

Acide trichloracitique 1 y g

1^0 QSP 100 ml agrave 20degC

Arregravef chauffage agrave 6CdegC pendant 60 irn le meacutelarge est refroidi et

lu densiteacute optique agrave j32 rn est lue agrave laide dun spectrophoto-

mttre Optica CFt R

EVAPORATION DE LALDEHYDE MALOKIQUE

Laldeacutehyde malorique est seacutepareacute ainsi que tous les produits de

radiolyse volatils par evaporation sous vide agrave ^ucircdegC et piegeage

agrave -TS6degC (fig 26)

La solution est preacutealablement acidifieacutee par 2 ml HCL

- 69 -

qgSTALLISAilOi DU COMPLEXE

Le- -urj IP-XC ATB-AM r eacute c i i t e c o u s ic r rce -le p a i l l e t t e s d eacute c

^J^-L uprucirc i a c i d i f i c a t i o n (HCL lt m l e t r e f r o i d i s s e r c e r t -ie

bull-iorr a r j e - j r c ^ I i e s t e n s u i t e f i l t r eacute s u r v e r r e f r i t t e H C t

JHtfCKATUuiiAiiilE

J bullbull 2- bull bull bullbullbull bull i Uo- a o i i U icirc L O _oro i c r e

bull i a v bullbullbull 1 bullbull c e- f i non a r t i bull J I O ^ s e n t eacute l i - i n eacute e s

icirc-e a v-- bull 1- i e u i a -bull= gt r J e deacute - a r t a t i c

c u i -bull--- lt iy irp l e x t- bdquo o n t a_L xiquCC-r ^ ic-

bullie taille aj ro rieacuteo aux quantiteacutes agrave purifier Un lavage gt

i iric I AT5 te lCA ei egttc-G et diverc produits de raJic

Le Oi ugte ~Lt ensuite -JluC par u ir-eacute lange ea - ampiumltce

mdash mdash Par compteurs type GEIGER KULLER les solutions ( C C bull=

iz eacutevarcreacutees agrave laide ciun eacute iradicircaeur sur des coupelle i -

niriurr Ces d e m i Ore dont introduites dans lappareil e bullbull

tauje ett automatique

Par scintillation liquide Apregraves oxydation dans un four agrave catiy

le C0 marqueacute est recueilli dans pound0 ml du meacutelange suivant (fir bull

Pour un litre

220 mi dalcool meacutethylique (solvant)

330 ml de pheacutenyl-eacutethyl-amine (fixateur de C0 S)

fOO ml de toluegravene (scintillateur primaire)

7 g de Butyl PBD (scintillateur secondaire)

pu ml deau (solvant)

Lactiviteacute est mesureacutee par scintillateur liquide

PREPARATION DALDEHYDE MALONIQUE POUR ETUDE EN LUMIERE UV

Laldeacutehyde malonique teacutemoin est preacutepareacute par hydrolyse acide du bis-

dimeacutethylaceacutetal du commerce (10 ml de solution molaire dacetal

2 ml HCl concentreacute chauffage agrave 30degC pendant 60 mn) (fig 24 - 25)

- 70

fig Zh - Influence de la concentration en acide sur lhydrolyse du bis-dimeacutethyl aceacutetal de laldeacutehyde malonique (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique agrave 267 ira)

- 71 -

fig- 25 - Influence du temps de chauffage agrave 600 sur la formation daldeacutehyde malonique par hydrolyse acide du bis-dimeacutethyl-aceacutetal (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique

267 ara)

ro c IUgrave-U -iu bull c a lt-T ur e^ ^Oucircte-bullbull-- bull - UL Zul i o bull bull bull

To IOiit agtregraves chauffage i^^C agrave I ocirctuve ^ojjj^^i i h e a r e r

ADUIIIC -ii- x-^r

t i l e e s t oifLCicircueacutee j ^ r

a) lyoLhplusmnlXLnzij bull icirc- ^ e l a ^ e tie icjij de ] lii-oae e t do KBr

t J -lplusmnlirO JX ougt2rcs

- 73 -

DIFFERENTES FORMES CRISTALLINES DE GLUCOSE

Glucose du commerce (Prolabo) anhydre ou monohydrate

Sirop de glucose eacutevaporeacute sous vide (20 mrr Hg 30degC) agrave laide dun

rotavapor Biiumlchi ou dans un dessicateur en preacutesence de P_Ofl

Glucose lyophiliseacute agrave laide dun appareil Sogev type Subii-i

CHROMATOGRAPHIES GLC

Preacuteparation des deacuteriveacutes trimeacutethylsiJyleacutes Le sucre J5 mg) est

dissous dans 1 ml de N N dimethyl formamide qui a our proprieacuteteacute

nous lavons veacuterifieacute de conserver la configuratio anomerique La

silylation est reacutealiseacutee par 1 ml de N 0- bis-tri-ieacutethyl-silyl-

trifluoro-aceacutetamide O de trimeacutethyl chlorosila _e) Le deacuteriveacute obshy

tenu est susceptible decirctre chrouatographieacute en aase gazeuse

Chromatographie La chromatographie est effectue sur colonne SE 30

(2 m 18 de pouce) par eacutelution isotherme (c onne 200degC injecteur

250degC deacutetecteur 250degC) agrave laide dun chrom ographe F 30 Ferkin

Elmer

pH DIRRADIATION

lgtc TgtH -cyous sont nxeacutes par des tampon phospnate 05 M et les

pH extrecircmes sont obtenus par addition e soude ou dacide chlorhyshy

drique -

NOTA Le pH varie tregraves peu (lt 1 pIT en cours dirradiation dans

ces conditions

Vide primaire Coton de virra

Azote

liquide

(-1B0raquo Ciuml-

f

riuml 11

sp

l i Soj-ution U C - Glucose _ -

Agitateur bullbullgnetiqua

MEGE I I PIEGE 2

fig-26 - Meacutethode dextraction sous pression reacuteduite des deacuteriveacutes volatils scheacutema de principe

- TJ -

agrave Mlaquoraquoi|tugtl control (-were)

D D

f i g 28 - Meacutethode doxydation des composes marqueacutes ( intertechnique S A I l l bullcheacutema de principe)

- 76 -

CONCLUSION

Au cours de ce travail nous avons vu que laldeacutehyae malonique

Dcuvait ecirctre formeacute directement par irradiation du glucose sec ou par

1intermeacutediaire des radicaux de leau lorsque cette derniegravere eacutetait

preacutesente

Les meacutecanismes reacuteactionnels que nous avons proposeacutes ne sont sans

doute pas la traduction exacte de la reacutealiteacute mais ont lavantage decirctre

en accord avec les reacutesultats expeacuterimentaux

Leffet direct conduit agrave une production daldeacutehyde malonique proshy

portionnelle agrave la dose indeacutependante du deacutebit de dose de la temshy

peacuterature dans un vaste domaine de la preacutesence doxygegravene et de

leacutetat cristallin du glucose En revanche la teneur en eau et la

forme anomeacuterique du glucose jouent un rocircle important Par marquage

isotopique on a pu montrer que les deux extreacutemiteacutes de la moleacutecule

du glucose participent agrave la formation de laldeacutehyde malonique

Lextrapolation aux polymegraveres lineacuteaires (maltose maltotriose) met

en eacutevidence lindeacutependance du rendement de radiolyse vis-agrave-vis de

la liaison a 1 - 4 et permet de penser quil tend vers celui du

6 I ^ u i i c ugraveo110 i camelo te

Leffet indirect est lieacute agrave laction des radicaux OH de leau Il

se manifeste lorsque le glucose est irradieacute agrave leacutetat suffisamment

hydrateacute ou en solution Dans ce dernier cas et en accord avec la

theacuteorie geacuteneacuterale la concentration daldeacutehyde malonique est indeacute-

peacuteiiugravecujLt de la concentration en glucose dans une large mesure et

ne varie pas proportionnellement agrave la dose Loxygegravene est sans inshy

fluence notable mais on observe une forte activation aux pH eacuteleshy

veacutes Lutilisation de 1 4 C a permis dattribuer agrave lextreacutemiteacute aldeacute-

hydique du glucose lorigine de la plus grande partie de laldeacutehyde

malonique La polymeacuterisation du glucose par liaison 01-4 entraicircne

une diminution du rendement radiolytique Ainsi leffet indirect seshy

rait neacutegligeable dans lamylose

- 77 -

Il serait inteacuteressant pour continuer ce travail dextrapoler DX

polymegraveres plus eacuteleveacutes en utilisant divers polyholosides obtenu t ajregrave

hydrolyse meacutenageacutee de lamidon par chromatographie sur biogel jampr

exemple

Quoiquil en soit on a pu mettre en eacutevidence agrave propos de la forshy

mation daldeacutehyde malonique des diffeacuterences de comportement di rlucjo

vis-agrave-vis du rayonnement ionisant selon ou il est libre ou irccrrcr-icirc-

dans une chaicircne glycosidique Ceci incline agrave la prudence danc 1-JZ-J~

polation au polymegravere des reacutesultats trouveacutes sur un monomegravere

- 78 -

ANNEXE

Nous rappelons ici les uniteacutes utiliseacutees en radioactiviteacute et

nous indiquons leurs eacutequivalents biologiques geacuteneacuteralement fondeacutes

sur les effets que produisent les radiations ionisantes dans lorshy

ganisme

On trouvera les mesures pratiques fort bien deacutecrites dans la

thegravese de Monsieur Jean MORRE deacutejagrave citeacute

- 79 -

UNITE DACTIVITE

Le curie (Ci) Le curie caracteacuterise la source eacutemettrice

La masse de radioeacuteleacutement pour une activiteacute de 1 curie est tregraves

variable

mdash 3 tonnes duraniur 3S

mdash 09 rg de cobalt 60

mdash ^3 microgrammes dor 198-

Ceacutetait dabord lactiviteacute de 1 gramme de radium- Officiellement

cest la quantiteacute de tout radioeacuteleacutement dans lequel le nombre de

deacutesinteacutegrations est de

37 x 1 0 1 0 par seconde

Lactiviteacute massique ou speacutecifique est lactiviteacute par uniteacute de

masse dune substance consideacutereacutee Elle sexprime en curiegramme

ou en ses sous-multiples

UKITE DEXPOSITION OU DE DOSE EMISE

Le roentgen (R) Il caracteacuterise un faisceau de rayons X par ionisation

provoqueacutee dans 1air

On mesure ici la charge eacutelectrique transporteacutee

1 R = 2083 x 10 9 paires dions par croa dair

1 R = 16 x 101 paires dions pa granirc d air

1 R = t Ues cm3 dair = 770 Ues gramme dair

1 R = 677 r 10 e MeVcm3 dair standard

1 R = 0838 rad

1 R = 524 x 10 7 MeVg d a i r = 52 x 1 0 1 3 eVg d a i r

1 R = 0107 ergcm 3 d a i r = 869 e rg g d a i r

1 R = 93 e r g g d eau ou de t i s s u s v i v a n t s

- 80 -

UNITE DE DOSE ABSORBEE

Le rad Internatic nalement 09^3) raquo c est luniteacute de dose absorbeacutee-

Elle est fonction des caracteacuteristiques du champ de radiation o~

point consideacutereacute et de la composition eacuteleacutementaire do la natiegraverishy

en ce point

Elle est eacutegale agrave une eacutenergie diviseacutee r-ar une ira se

Indeacutependamment du temps passeacute agrave ceacuteder leacutenergie

1 rad = 100 t g de matiegravere quelconque irradieacutee

s 01 joule par kilogramme

La valeur du rad est sensiblement eacutegale agrave leacutenergie libss-bull- bull_--

de leau (ou des tissus mous irradieacutes) par an faisceau io r-yz X

tel que lexposition soit de roentgen

On peut se servir du rad avec des rayons X gamma neutre bull-bull-

trons protons

Remarques A une exposition de 1 roentgen correspond ure dose

absoijeacutee de

mdash 0869 rad dans lair

mdash 09S rad dans les tissus mous

mdash 08 agrave 097 rad dans leau pour des rayonnement

deacutenergie comprise entre 10 keV et 3 HeV

Si une chambre dionisation a donneacute pour des photons deacutenergie

infeacuterieure agrave 3 WeV agrave un certain endroit dans lair une exshy

position de 1 roentgen le corps humain agrave la mecircrce place receshy

vrait 096 rad

ME5DRES BIOLOGIQUES

Le LET (Linear Energy Transfert) 1 keVmicron deacutecrit leacutenergie

deacutepenseacutee drns les tissus en fonction de la longueur du parcours

LEBR (Efficaciteacute Biologique Relative) = I rayon X de 250 keV

dionisation speacutecifique de 100 paires dions par micron deau ou

de tissue Cest une ionisation speacutecifique-

- 81 -

Le REM (Radiological Equivalent Man) = effet biologique ducirc agrave

labsorption de 1 roentgen de rayons X ou gamma

Un rem = 1 rad X EBR

= EBR e rSEcirc d e tissus

Mesure indispensable agrave leacutetude de certains paramegravetres telles la

radiosensibiliteacute cer luniteacute pratique utiliseacutee pour les vashy

leurs de radiorrotec t _-i

Si lon connaicirct la dose absorbeacutee on peut passer acirc la notion

deacutequivalent de ucirczr2 en pondeacuterant la valeur trouveacutee par un facteur

exprimant le risque relatif correspondant agrave la qualiteacute du rayonshy

nement

Cest le facteur de qualiteacute FQ relieacute agrave la densiteacute des pheacutenomegravenes

eacuteleacutementaires dionisation et dexcitation au voisinage du parcours

de la particule chargeacutee

REM = RAD X FQ

Le rem correspond au risque encouru par un organisme huma_n ayant

reccedilu une dose de 1 rad de rayons X ou gamma

PRINCIPALES VALEURS DE FQ

Rayonnements FQ

X gamma 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale gt 003 HeV 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale lt 003 MeV 17

Neutrons thermiques 3

Particules infinies naturelles protons de faible eacutenergie neutrons rapides 20

Noyaux lourds de recul fragment de fission 20

Une personne soumise pendant un an agrave un flux de neutrons thermishy

ques de 700 Ncm asec recevrait un eacutequivalent de dose de 5 rem

laquelle est la dose annuelle maximale admissible fixeacutee pour la

cateacutegorie de travailleurs dits directement affecteacutes agrave des trashy

vaux sous rayonnements

- 82 -

Le rem est leffet biologique de 12 g de radi-m 226 agrave un megravetre

pour les tissus exposeacutes pendant une heure

Outre la quantiteacute deacutenergie ceacutedeacutee agrave la matiegravere irradieacutee il faut

tenir compte aussi du temps neacutecessaire pour deacutelivrer cette eacutenershy

gie

Une mecircme dose provoque des effets moins graves si elle est eacutetaleacutee

dans le temps Si le temps est suffisamment long une dose mecircme

importante narrive jamais agrave provoquer des effets dits seuils

Les normes de seacutecuriteacute (ou) doses maximales admissibles sont resshy

pecteacutees si lon calcule agrave lavance le temps de travail maximal

en preacutesence du rayonnement

En prenant lheure comme uniteacute de temps on aura

mdash deacutebit dexposition = en Rh

mdash deacutebit de dose absorbeacutee = en radh

mdash deacutebit deacutequivalent de dose = en remh

EFFETS SUR LORGANISME DEFINITIONS DES LOUES

Dose Maximum Admissible cest la dose totale de radiation reccedilue par

un individu et jugeacutee incapable de causer des troubles appreacuteciables

au cours de lexistence Elle varie sil sagit de la seacutecuriteacute inshy

dividuelle dune petite ou dune large fraction de la population

Concentration Maximum Admissible Elle repreacutesente la concentration de

chaque radioeacuteleacutement dans leau et dans lair qui apregraves obtention

dun eacutetat deacutequilibre dans le corps de lindividu qui la ingeacutereacutee

ne donne pas une irradiation corporelle totale deacutepassant une vashy

leur de 03 rem par semaine dans lorgane critique (organe le plus

sensible agrave ce radioeacuteleacutement)

- 83 -

Officiellement la CMA dun radionucleide est lactiviteacute volumique

de ce radionucleide dans lair inhaleacute c dans leau de boisson

qui pour une inhalation ou une ingr -ion exclusive et continue

entraicircne leacutequivalent de dose maxi al admissible au niveau de

lorgane critique lorsque leacutequilibre est atteint ou apregraves cinshy

quante ans dans le cas de radioeacuteleacutements agrave peacuteriode effective longue

Leacutequivalent de dose est deacutefini pour les besoins de la protection

Cest le produit de la dose absorbeacutee par le facteur de qualiteacute

le facteur de distribution de dose et dautres facteurs adeacutequats

bull C H mdash C H -I I

UN Off

- C - C H -I I

OHOH

H C - C H - C H mdash C H -I I I I OHOH OH OH

CHmdashCH-CHmdashCHmdash i I I I bull OH OH OH OH

bullCHmdashCHmdashCHmdash OH- CHmdashCHmdashCHmdashCII- CHmdashCH=CHmdash 0 - + 1

bullC-

1 1 raquo II 1 1 II OH OH 0 O- OH O

Meacutecanisme proposeacute par H SCHERZ

iIV3~SITS LE E2CIT t 3 C C r i l

HT ESS SCIZICSS

U K - A S 3 E L L 3 H I

- bull bull -23 _ _ D E _ _ 3 A _ -icirc_sos

agrave 5- ^ ~ VF

Le Vico-yreacutesident de lUniversiteacute

Universiteacute de Droit dEacuteconomie et des Sciences

A I X - M A R S E I L L E III H - DUSSARDIc2

FACULTEacute des SCIENCES et TECHNIQUES 1raquo SAINT-JEROME Rue Henri Poincar 13397 MARSEILLE CEOEX 4

81raquo -

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Imprimeacute par le Bureau de Documentation

CENCADARACi1E

Page 24: ETUDE DE LA FORMATION DE L'ALDEHYDE MALONIQUE AU COURS DE

KIVLfc JE I tKFE PfclKAcirclki

I --bull i-re C gt 0 e rroies dald--hy ie ^

(-IiiCoucirc ltt jar ireacuteccedilarad

Influence de la nature du Kaz

Le rerderent radiolytique en aldeacutehyde ra

ugraveart de la nature de latmosphegravere dans 1

glucose en cours d i rradiat ion En part i

doxygegravene n est pas neacutecessaire agrave la reacuteac

- Influence de la tempeacuterature

On nobserve pas de variations dimportance ro

tempeacuterature dirradiation dans le domaine 0degC

vancicircie au-dessous de 0degC la teneur en aldeacutehyt

plus faible comme elle lest dailleurs pour

tie des produits de radiolyse de lamidon Il bull

dans ces conditions les radicaux libres former

moleacutecule de glucose se recombinent rapidement

glucose rad -raquo-B + H recombinaiscn

T 2 50 750 125 0 Dose krad

fig 10 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde raaloiique

y^- Premiegravere seacuterie de mesures bull Deuxiegraveme seacuterie de mesures

Apregraves irradiation le glucose est dissous en concentration molaire dans de leau distilleacutee

Temp uc +00

fifjll - Influence de la tempeacuterature d malonique radioformee

bullPremiere sirie de mesures bullDeuxiegraveme ceacuterie de mesures

irradiation sur la quantiteacute daldeacutehyde

i COC L- vla _ i W

bull-bull gt - - - U - U L i bull lt

bull bull bull - bull bull _ bull bull bull c r i o y -

-aitre iuml a u t a i t i l - i inu c r t a r t e

bull- v o v - i i r- - bull - -OJ-

L ara y x gte c bull re 3i t

i V----- r e Lrv- ij a bull_bullbull-

= -irT i v ie laquoa t i t v bull- -iv J pound -bull JCI1 e r a d i o f c r r v 5 - en

_ e t (bull - r pound oa - - - o- bullbull -o i or a r n b l e e = e e l --c

a - i i ^ ] - ampl -poundbullbulllaquo OLVOL rof i - t -o r a u c-noJIcirc t i o r J e deix

bull aa- - - t - c -

- -1 bull -e - e bull r eacute cdV-rac a j x j u M e Jiuniiii tC- a t t r i -

iil v agrave bullbull t a b i i ^oi-e t i e ia i - v hyror--i- e t re I C J h y d r o -

1 bull- i-j co u t -ox Je e a u CC-J l i a i s o n s r - e r n e t t r a i e n t

AIU j a r t l e t r a f e - t ci eacute no r e i t le 3 i r o l e ^ u i e s a c t i v eacute e s agrave l e a u

t_ r icirc amp i t r e j a r t une p a r t i e de l eacute r e r r i e r e ccedil u e s e r a i t a b n o r b eacute e

r l u ^ r r Jr tur ir

ltt r a n s f e r t agrave l e a u

r a d i o l y s e

rjj-t bullbull_bull agrave e s l i a i s o n s h y d r o g egrave n e

I ig12 - Influence de deux mois de conservation de glucose irradieacute sur le spectre en lumiegravere visibleapregraves reacuteaction avec lATB 1 - Tempeacuterature de conservation + 30degC 2 - Tempeacuterature de conservation 0degC 3 - Tempeacuterature de conservation - 40degC

DO

53

2

f

05 laquo

03- ^y

01-

1 10

1 3 0

H u m i d i t eacute (

fig-13 ~ Influence de lhumiditeacute du glucose sur la quantiteacute daldeacutehyde maIonique radioformeacutee

- 27 -

Les radicaux de leau pourraient eacutegalement particix-er agrave leffet

protecteur en donnant par recombinaison le glucose de deacutepart ou

on modifiant 1 eacutevolution des radicaux mis en jeu laquoans la formashy

tion de laldeacutehyde- Cot aspect sera eacutetudieacute ulteacuterieurement avec

le rocircle des OH-

mdash U effet activateur preacutepondeacuterant aux teneurs en eau eacuteleveacuteer

correspondant agrave ce que lon deacutesigne par effet secondaire et at-

trifcuable aux radicaux de leau hautement reacuteactifs

radiation V glucose raquobull aldeacutehyde nalonique + autres produits de radiolyse

[radicaux intermeacutediairesmdashaldeacutehyde malonique + autres produits de radiolyse

f - Influence des piegraveges agrave radicaux libres

Laddition de K Br supprime les radicaux OH de leau formeacutes en

cours dirradiation La teneur en aldeacutehyde malonique est alors

constante pour des teneurs en eau comprises entre 0 et 75

g - Influence de la structure cristalline du glucose

La structure cristalline du glucose irradieacute contrairement agrave ce

qui a eacuteteacute observeacute avec laciditeacute radioformeacutee Q53]ina pas dinflushy

ence sur la quantiteacute daldeacutehyde obtenue On peut penser que les

diffeacuterences observeacutees entre les formes anomecircres du glucose ou eacuteii-

tre les divers sucres isomegraveres lorsquon effectue les irradiations

agrave leacutetat solide sont effectivement dues agrave la steacutereacuteochimie relative

des groupements hydroxyle

h - Influence de la configuration anomeacuterique du glucose (fig 14-)

A leacutetat solide le glucose 3 conduit agrave un rendement radiolytique

16 fois supeacuterieur agrave celui du glucose commercial qui est constitueacute

principalement de forme a comme nous lavons veacuterifieacute par chromatoshy

graphic en phase gazeuse des deacuteriveacutes trimeacutetfaylsilyleacutes

532 Longueur donde nm

^ i n uo-nerl re ri- o - r u ie arit-- -i a iagraveocirchyie na loni rv i i iofcrraeacute

t i^coo 0

^

CH2OH

tfUgrave Cs-^mdasho

r ~- L CHOH

HO^C 3 amp H OH

D-G111CQSE

CHOH CH2OH

anomfere (3 bull X _4Bnm_ere o-

Mar Liair-2 isotopiques

Cec cxjl-rierces nous ont conduit agrave travailler dans des corciii-

ii re ot pas rigoureusement anhydres puisque les composeacutes -

-- - o-i livreacutee er solution aqueuse Mais avec 10 dhuiriditv

-i ours lapparence physique dune poudre et la figjre S bull

ratre ue le rocircle de ces 10 est faible sur les proportion

jeacutehyde malonique radioformeacute

le coiution de glucose marqueacute (Cj ou C s ) est incorporeacutee de fa-

] lus homogegravene possible agrave du glucose froid anhydre la teneur

eau finale est de 10 le meacutelange est ensuite irradieacute agrave 0 Er-

Apregraves dissolution distillation sous vide et purification par v-

tnatographie du complexe avec lATB les concentrations en aldeacutehv

ma]onique sont mesureacutees en moleslitre par colorimeacutetrie (D0- gt

du complexe ATB) en se reacutefeacuterant agrave une courbe eacutetalon les activit

deacutetermineacutees par scintillation sont exprimeacutees en coups par 10 m

al de solution Capregraves deacuteduction du bruit de fond)

- 30 -

[As (malon)l As (glu) J A

nb coups Lactiviteacute speacutecifique As Crnalon) = des eacutechantillons

nb de moles est pratiquement constante au cours des trois derniegraveres opeacuterations

le complexe eit donc suffisamment purifieacute-

Or deacutetermine eacutegalement lactiviteacute speacutecifique As (gluj du glucose A devrait repreacutesenter la fraction dal-

JA deacutehyde malonique provenant de lextreacutemiteacute du glucose marqueacute (1 ou 6)

Cependant nous lavons vu le glucose est le siegravege dune radiolyse

i terne par les particules de lisotope radioactif- De laldeacutehyde

malonique marqueacute est susceptible decirctre produit en quantiteacutes daushy

tant plus importantes que le stockage avant irradiation a eacuteteacute plus

long Il ne perturbe pas de faccedilon appreacuteciable la densiteacute optique

agrave 532 n-m- (le glucose marqueacute est en quantiteacute neacutegligeable) mais

augmente lactiviteacute et par suite lactiviteacute speacutecifique

Afin de calculer le terme correctif du glucose marqueacute est ajouteacute

agrave du glucose froid deacutejagrave irradieacute dans les mecircmes proportions et les

mecircmes conditions que preacuteceacutedemment Laldeacutehyde malonique radioforme

non marqueacute est utiliseacute ici comme entraicircneur et on mesure lactishy

viteacute speacutecifique du complexe purifieacute que lon rapporte toujours agrave

celle du glucose pour tenir compte des fluctuations de marquage

|As (malon)|

[ AE (glu) J = B B

bull Cest en fait la diffeacuterence A - B qui repreacutesente la fraction dalshy

deacutehyde malonique formeacute par irradiation provenant de lextreacutemiteacute

eacutetudieacutee de la moleacutecule de glucose

Les reacutesultats sont rapporteacutes dans les tableaux 1 et 2

On peut en conclure que lorsque le glucose est irradieacute agrave 3 eacutetat soshy

lide agrave la teneur en eau de TO semblable agrave celle de lamidon inshy

dustriel 23 de laldeacutehyde malonique sont issus de lextreacutemiteacute alshy

coolique et 13 de lextreacutemiteacute aldeacutehydique- Aux erreurs dexpeacuteshy

rience pregraves la somme des fractions corrigeacutees est eacutegale agrave 1

Tableau ndeg 1

Glucose J C B

Teacutemoi El rradieacute

Chrolaquoatograpnie Ndeg 1 2 3 i 5 1 P 3 k 5

Concentration de leacuteluat 365 k8 bulla 237 86 155 6 81 15 x 10 mml

1er comptage corrigeacute 597 596 5gt2 258 31it 5668 2336 3152 4950 coups10 m

2egraveme comptage corrigeacute 599 ^95 53 223 30H 5658 2259 2758 52t3 coups10 mn

Activiteacute speacutecifique 1 16 12ltt 12 111 362 365 389 389 328 x 10- coupe10 mnm

Activiteacute speacutecifique 2 161 103 12 9ltt 350 365 376 3raquo0 ii 9 x 1C- coups10 mnm

Rendement total 60 33 7 E 53 20 10 E

IV ne ugravet J ^rrcc lion

ionibrc do ^oupjiO mn tour 0 rj iicoce Jo deacutepart

A c t i v i t eacute opocircciiiiue on coupunio Lev 0 ru du ^lucoiio -k iucircparl -

A c t i v i t eacute speacutec i f ique moyenne do 1 a Lileacutehy malonique p u r i f i eacute (coupanolc 10 mu) raquo t o 9

Propor t ion As mal or

AJ g l u

l-ro

Ai rrjaJu

riv

Giucoije i-C

I r r a d i eacute

Chromatographie Ndeg 1 1

2 3 lt

Concentration de leluatl 118 95 91 pound60 IS1- 1 Iuml 50 bull

1er comptage corrigeacute

2vvfi -yr-iit--

ActiviU- C- i fi

Rendement l rtaj

Terme de correction - V7fclt-

Nombre de coups10 mn pour 01 ce de gluc ose de deacutepart 9 600

Activiteacute speacutecifique en coupsmole10 mn du glucose de deacutepart 21109

Activiteacute speacutecifique moyenne de laldeacutehyde malonique purifieacute Ccoupsmolo10 mn) 45109

As malon Proportion mdash raquo 214 As glu

Proportion corrigeacutee

As maloni As malon] glu I As glu

lt 000

gt010 9

16 9 10 9

- 25 -

La moleacutecule daldeacutehyde malonique contient donc toujours soit le

bullarbone 1 du glucose (dans 12 des cas) soit le carbone 6 (dans

icirc de cac) ce qui exclut leacuteventualiteacute de formation agrave partir

de atomes t3 ou ^^5 dailleurs peu probable car elle neacuteshy

cessite deux ruptures de la chaicircne carboneacutee

- Propositions de meacutecanismes

Leacutenergie de la radiation va entre autre exciter la moieacutecylo w

TUagrave la rupture- La reacuteaction corrneicera par la scission de Is Iilaquo

son la plus faible Nous discuterons plus loin les facteurs cor c

rationnels qui peuvent orienter cette coupure initiale On peut

proposer deux meacutecanismesi compte tenu de la double origine de la

deacutehyde nalonique

a - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute alcoolique

La rupture initiale de la liaison heacutemiumlaceacutetalique peut ecirctre e

visageacutee comme une scission conseacutecutive au deacutepart dun radin

H du carbone 1 cette eacutetape endothermique neacutecessite enviroi

92 kcal

H OH 0 OK

c bull c

a (CH0H)3 (CH0H)3

S s c i s s i o n

0 CH MJrad bull CH

CH OH CH 2 OH

I glucose II

La rupture de la liaison C 3 - C 4 (83 kcal) et le deacutepart dun H

du carbone 6 (99 kcal) neacutecessaires agrave la formation de laldeacutehyde

malonique peuvent ecirctre suivis de leacutetablissement dune double

liaison C=C (-egraveh kcal) Un des radicaux (III) obtenus est un

glycol allylique On pourra consideacuterer un radical comme une

espegravece deacuteficiente en eacutelectron donc stabiliseacutee par loxygegravene-

0

copy

1 a iiflicircryde inaj -ije

bull bullbullgt i i^ i torrvid iuiro ( I I ) cnbi- ecirc t r e conf i r

ijfe e ocircviucircoicirc-cc- au la iuml ia ra to i ri- _ igt5] i a c ide 5

iquucirc (VI)

- 3 -

O CH

C

(CHOH)

I H r ~ CH

I Ciyii

I I

0

b - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute aldeacutehyacirci^-jg

Le deacutepart dur hydroxyle OK neacutecessite jie eacutere celle de la rupture de la liaison C mdash O heacuteria

Lattaque en C a est susceptible de conduire agrave selon le processus suivant compeacutetitif du preacute^

H 0--

-C

H C ^ OH

(CHOH)

I CH

ad

O CHjOl c_oi

I VII

- amp -

Apres coupure C3 mdash C4 et reacutearrai pounderrciit (^ kcaiuml )

H OH ii

iC mdash OS

CKOE

0 Ci

CiiOK

VII

Ciijugrave

VIII

i-aldeacutehyde iralcnirje cet obiom r ar hyagraveroiv^c -io bullbull

du dosage en milieu acide

- mdash c

CHO

0-0-

CHO f

r-CKO

aldeacutehyde malonique

Remarque On peut envisager aussi daboutir agrave la forme eacutenolique de

lacetal daldeacutehyde malonique cependant leacutenergie neacutecesshy

saire est supeacuterieure (19 kcal)

- 39 -

H 0

i C

| 1 HC

J -CHOH

CHOIi

1

CH

CB^OH

Examinons agrave preacutesent comment ce5 icirc pothegraveses saccordent avt-j It-J

variations observeacutees de rendemen radidytique en fonction des

conditions dirradiation et des aracteacuteristiques du glucose

mdash La preacutesence doxygegravene nest y -bull neacutecessaire pour lexplicatio

des deux meacutecanismes elle nu pas non plus dinfluence sur la

quantiteacute daldeacutehyde malonique ruiioformeacutee-

mdash La constance du rendement radiolytique en fonction du deacutebit de

dose deacutecoule de lobservation preacuteceacutedente les pheacutenomegravenes de

diffusion gazeuse (0= par exemple) nintervenant pas

mdash Il est difficile de relier les variations en fonction de la temshy

peacuterature dirradiation aux hypothegraveses eacutenonceacutees Si certaines

eacutetapes sont endothermiques dautres produisent de leacutenergie et

le bilan global doit ecirctre sensiblement nul puisque la concentrashy

tion daldeacutehyde malonique reste la mecircme entre O^C et 8odegC Or

les meacutecanismes a et b sont endothermiques Il na pas eacuteteacute tenu

compte des eacutenergies de reacutesonance qui peuvent stabiliser certains

radicaux (allylique en particulier) ni du facteur entropique

De plus le couplage avec dautres reacuteactions se faisant sur laushy

tre moitieacute de la moleacutecule est susceptible dapporter une partie

de leacutenergie neacutecessaire

bull b orvi- or 1er f a ib l e s irvv iri

rrv c i a eXfo i i Un-- i

bull bull i i i la x uvvc ceux AcircQ l - a H

j-t J iecirc^oxygl jTOise ai iJe kl ucircri bull

bull_bull bull-bull riri e reacutejerlto i t rbr

gtil - c K ^ e r t j cur ie tcie- er

et t ai a i J i t io ie c ^e bullbull t cera

c- F L( raquogtpound-huxi-- raquo j bull -e ieiJ ^orif or-

i -rtiiej ont r eacute a c t i v e s avi-c Loorr

iil io ia-icirc lec o rb i t a l e Libres de^

a^ u c t raiwar t ir a r a l l egrave l u a avec la

i L bull - o^c r--^le alt f l u^e ^ouc-

i- bull-bull - bull riabullbull- f ac i l i t e - d ouve r tu re

i-- a r j bull i bull s i o n acircani - anonegravere B uc

-ic- ccriit e offot i jr rcr-ierrert

fii- -ltbull - ircrta

g bullltx

v

0 0 n

R

lti o ^ v ~rv

0 0 B

I

A C F sont reacuteactives B D E sont inertes [55]- Incorporeacutees da

un cycle agrave 6 centres At B C conduisent aux trois conformations

dun composeacute anomegravere amp dont 2 sont reacuteactives D et E corresponde

agrave une forme o non reacuteactiveraquo dautre part S ne peut repreacutesenter -

cycle pyranose

0 -o-

1 I

CHjOH

etegravese dne attaque sur le carbone en position 2 dans le

iiicircre b est confirmeacutee par la quantiteacute daldeacutehyde malonique

formeacutee dans le glucose le galactose et le mannose En ef-

la corfiguratior anomeacuteriaue de ces trois sucres est iden-

(fcrne bullgt largement preacutedominante) et on peut penser que la

--ipatier au premier meacutecanisme est semblable La position de

roxyie e imposeacutee par lencombrement de CH sOH est eacutequato-

pcr ie glucose et le galactose et axiale pour le marrose

ior poundeacutereacuteraiemeit plus labile Expeacuterimentalement le mannose

it i uicirce quantiteacute daldeacutehyde ma ionique supeacuterieure agrave celle

oacirce et au galactose

Sriverraquo les conformations preacutefeacutereacutees

Glucose

OH en 2 equatorial OH en 2 axial

Or

OH en 2 equatorial

- lto -

Extrapolation aux polymegraveres

Les rendements radioly tiques rapporteacutes comme luniteacute deacutenergie le

rad agrave 1 gramme de matiegravere irradieacutee de deux polymegraveres le maltose

et le maltotriose sont intermeacutediaires entre ceux des formeacutee raquo ot

S du glucose

Or la conformation de la liaison glycosidique est ogt dans les deux

polymegraveres celle du reacutesidu reacuteducteur est principalement 5 (veacuterishy

fieacutee pour le maltose par chromatographic caseuco des deacuteriveacute- trishy

meacute thy 1 silyleacutes) Il semblerait donc qo tous les groupements arhy-

droglucose sont sensibles agrave leffet primaire -uils soient initia

lerert libres ou inclus dans une chaicircne gluconidique Dailleurs

dune part les meacutecanismes proposeacutes plus haut ne mettent pas en jeu

le carbone dautre part la diffeacuterence de position de 1 hydro-

xyle en t dans le glucose et le galactose eut sans influence On

doit donc tendre pour lamylose au mecircme rendement que le glucose -gt

tableau 3

ciyni CcedilH2OH

S OH A OcircH

Types de polymerisations de lamidon

amylopectine

)H OH Glucose 3 I rcsidu

^

llltlH 2 reacutesiduraquo

Kaltoeriost 3 reacutesidus

CBjO

deg J

C H2deg

CH20H CHjOH a l l o a o laquo I t roae

CHO

CH20H r i b o s

g l u c o s e

CHO

VII o mannosfl

CH 20H CH 20H CH 20H CHjOH guloae idoso galuctose taloiraquo

x y l o e c CHjOH

l y x o s e

CHO

t CH2QH

tfrytbro se

CH20H t h r eacute o s t

h Cil 20H

a l d eacute h y d e g l y c eacute r i q u o

Configuration dos ALDCSi-

- i7 -

III - ETUDE DE Lbull EFFET OcircECOJJD SE

L eacutetuje de la formatior daldeacutehyde rca Ionique agrave partir de sucirclu-

io do flu cosy a --to rrotiveacute- ir lo fait que dans 1aridor irdusi-

rou 1 avjii Jit ue -juantit or neacutegligeable deau est vrais erb la io

rcrt ro^ onsable cor me dans bullbull glucose hydrateacute d ure partie de ce - bull

-oliiL- ISMre part u - caioiC avait eacuteteacute proposeacute r-ar J ~ he r

bull Tit ^oj j t il eacutetait inter-- ant do -eacuterifier ses hypothegraveses

Le poundj ucose cet irradieacute sauf speacutecification cor traire raquo sr s-gtlu-

lion aiueuse agrave la concentra tir de C M i tempeacuterature ordinaire bull-

bull reacute seiee dair ei r la dose bullbull C i Mr ad-

Les quantiteacutes daldeacuteh malonique formeacutees sont alors beo-cou

Lus importantes aue celles et rveacutees lorsque le glucose est irradieacute

bull- leacutetat sec Cette diffeacuterence s t due agrave la tajue des moleacutecules de

jeluteacute par les radicaux radioft -es de leau (effet secondaire)

- La radiolyse de leau

Le meacutecanisme de formatio des radicaux libres de leau est encore-

incertain Toutes les th lories partent cependant de la repreacutesenshy

tation suivante de lionis- lion

rad +

0 raquo- iiuml30 + e

Ces deux espegraveces peuvent se recoisbiner et provoquer la coupure de

la l iaison 0 mdash H

e + ^ 0 + ^ H + OH

ou reacuteagir sur l eau [55 agrave 57

e + H_0 - OH + H

H^O + ItjO ~ H a 0 + + OH

H30 + OH m- 21^0

e + Iuml^O ^ H + OH

Enfin les eacutelectrons peuvent ecirctre rapidement hydrateacutes ( 1 0 - 1 1 sec) [5S]

e raquo- e~ Therm raquobull e~ aq

- i(8 -

Les espegraveces initialesreacutesultant Je lionisation de leau sont

donc H OH e~ aq

Dans un second ter-ps -lles peuvent engendrer des espegraveces moleacutecushy

laires stables

IcircOH

-r OH

Lors d i r r a d i a - i o n i eai ire 1 hydrorvrnc rjcleacuteculaire e t l e erc

-yde ihydrc t e ^ r t i i p e r t rajidere t bull ne r eacute a c t i o n er chaicircne

__y agrave 60]

Hi + OH mdash HO - ii

H + IcircLO laquo- bull 0 + OH

H + ^degs ^deg

L preacutesence doxygegravene dissous de nouvelles espegraveces transitoires

ont forneacutees

H bull- 0 2 ^ H0 2

2H0 2 raquo-2iE02 + Craquo2 OH reacuteagit avec i^O maintenant en

OH + H ^ ^ H0 2 +^0 excegraves devant H^ [57

H + OK raquo- K_0 ]

Leau pure ou satureacutee doxygegravene irradieacutee conduit agrave dec intermeacute-

diaires qui en se recombinant restituent plus ou moins rapidement -

leau de deacutepart _

Lorsquune partie des radicaux OH est utiliseacutee pour reacuteagir avec ^

un soluteacute par exemple le glucose il y a accumulation de peroxyde S

dhydrogegravene -

i

- 9 -

1 i i 2 0 mdash H + Z OH

K K + 2 0 2 H 0 2

2 HO s - Kg0 3 + 0 2

2 pound plusmn j c o s e + 5 OH raquo p r o d u i t s de r a d i o l y s e

c ^ l u c o r - e + ^ H 0 + 0

La presence de peroxyde dhydrogegravene dans les solutions io r_ r

ou agraveaicircu 1urido humide ( jgt t) irradieacute a eacuteteacute er effet mcrtreacuteo

colcagraveneacutetrie [5S] Il ne provient pas du glucose- lui-mecircme r -

en trouve pas jar irradiation agrave leacutetat sec [59] [^0]

Irflueree des conditions dirradiation et des caracteacutericti -

a - influence de la dose et de la concentration

Lors des irradiations du glucose sec ruuz avons noteacute bullbullbull

quantiteacute daldeacutehyde malonique variait lineacuteairement ave bullbullbull

pari la dose dirradiation et la quantiteacute de produit irr--

dautre part-

Les caracteacuteristiques de leffet secondaire sont sensiblerie

diffeacuterentes (fig 15 et 16)

mdash Ainsi la concentration daldeacutehyde malonj icirci crnicircl i v ^

dose et tend vers une limite Aux fortes doses dirradiai c

et aux faibles concentrations de glucose on observe de

plus une deacutecroissance Ceci peut ecirctre imputeacute agrave la radiolc

de laldeacutehyde malonique ou agrave sa destruction par reacuteaction

secondaire avec un autre produit de radiolyse par exemple

aldeacutehyde malonique - raquoraquo hydroxy-alcoyl peroxyde mdash-^ acide maionicr-

En outre la formation daldeacutehyde malonique est indeacutependante

de la teneur initiale en glucose dans un certain domaine do

concentration On peut adopter pour expliquer ces variations

une hypothegravese voisine de celle de ALTMANN [61]

- 50 -

Dose (Krad)

ir 15 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde malonique agrave partir de solutions de glucose

M 1 - concentration initiale du glucose TcggF

M 2 - concentration initiale du glucose -7mdashbull 3 - concentration initiale du glucose

2D

- 51

c j CM [ C O

oj

02

10 r2 i6-i 21G1 [Glucose] mi

figlb - Influence de la concentration initiale en glucose sur la variation de la quantiteacute daldeacutehyde malonique radiofonnee (solution eau dis t i l leacutee dose 0 f5 Nrad)

o c lu

-bull M bull i f bull u - 1

r - a r - i - a w c bull 1- bull i -ni

dcc- J i r r a d i a t i o r

^ = i(UcircH k (Pbdquo ) (oH) d eacute d u i t de raquo- (lt) e t ( 3

o o r r s c Gi d u t r _ i t u

f a ~ t e u r de c c r v e r c i c r G It r e r d c n e j t e f o r n a t i o den aux Oli G 1 - D e t i c ue~- v a l o j r i u i t i a l e u du g l u c o s e e t de P

l e - r a d i c a u x d i j i a r a i s j e n t e C ~ 1 0 ocirc e c Donc

agraveOH

7 OH =

bullpoundbull ampC e t u GOH = OH ( k g l u 0 + kj P Q )

cr GOH

en r e m p l a ccedil a n t d a n s ^

dll k a G(OH)

ltD ~ k g l u 0 + k p P 0

( g l u ) on p o c e K = k a [G ( 0 H ) 1

k g l u Q + k P 0

9- ^ j j = K ( E l u ) = K ( c i u 0 - M)

- 5 -

(glu - M) = K M d H - d (8 l uo H) car gluc - constarte

= - A ducirc (eiu0 - K)

^ glu - H = C e c o

pour D=0 K=0 C=poundiu0

15- Cpoundiu0 - Hy = giuc (e gt

U M = gluc (1 - eK D)

la representation de cette fonction est donneacutee firre

La juartiteacute de produits radioforrceacutes donc daldeacutehyde maloniyue

ivor la dose puis tend vers une limite

Le- reacutesultats expeacuterimentaux sont plus complexes et aux fortec

plusmnoir lavons vu laldeacutehyde malonique est lui-mecircme deacutetruit

Un calcul semblable permet dexpliquer lindeacutependance viocirc~agrave-

de la concentration initiale de glucose

par deacutefinition on peut eacutecrire

i amp r I u l icirc k bull (G OH) 1 dH

k1 elubdquo + le P

dapregraves 8

k G (OH) 6 GM = S i uo G M = rendement de

k glu0 + kp P 0 formation de

17- agrave - -Jpound-L_ bull _Ji_ipound G H k G(OH) k glu0 G(OH)

Lorsque gluQ ^ P Q GM est indeacutependant de la concentration en

glucose

Cest le pheacuterioegravene important traduit par la courbe theacuteorique figu

et observeacute expeacuterimentalement figure 16

G i j 0

Dose

f i r - - Repreacutesenta t ion graphique de M = J 1U 0 (1 - e~ )

Glo 0 laquop Glu 0 gtP 0

fig T8 - Representation graphique de J_ k 1 kp Po gH gTOcircET (en fonction de la concentration en glucose)

k iTOcircST + k glu0

- gt -

I l faut orf i otor ro l e ra ort r^-U-hy it- ma i oni-jue radifucircrir

lt- io t-ilaquobull-bull i rr iitgt -bullbullbull ru i r --lArab L lt-ltt laquoari a gt oree

r ^ t i c bullbull f~-bull OJ-o aug^ei i c i i ^ - t -- l nvu- v irL- f a i t

bullbull bull bull L r jr t M - i - ra o^^ av-- le r - 1 -

ni bull i- rcrt v J 3 rt i ~i l i ocirc rerre CH

ave- JI k ie 16 CH M - 1 2 c 1

Lour ad ii tier avs irra-Jiatio di iie la -j-uajLiiI- daldeacutehyde ma-

loni jue (fie- ^ ) ampJ- revanche lef fc t est iwcroocirc apregraves saturashy

tion dec solutions par le p rot oxyde dazote bdquoG qui induit la forshy

mation dec radicaux OH agrave partir des eacutelectrons aqueux (fig 22)

e aq + iumli20 raquo- K 3 + 011 k = 86 1Q 3 M1 sec 1 [63]

Lespegravece reacuteactive de 1eau responsable de la formation de 1AH

es donc bien le radical OH

- 5 -

fig 19 - Influence de la concentration en glucose sur le nombre de moles dAM radioformeacutees par moleacutecule de glucose-

- 56 -

i

j

532 1

i O a 1

i 20 bull

1 i

10 lt

i

^y 2 4 6 8 10 12 Pil

fig 20 - Influence du pH dirradiaiumliOiumli sur la formation daldeacutehyde aaloiugraveque laquo (solution molaire de glucose dose 2 Hrad)

tPieges agrave OH] m

fig 21 - Influence de la concentration de divers piegraveges P -iia libres sur la formation daldeacutehyde malonique -~u - -s - lirradiation Y du glucose en solution -olcire

1 - CH3 CH OH

2 - CCH) CE OH

3 - K Br

60 -

- 5 mdash 1

51er-

f iCcedil 22 - Evol^t io le -I-ilv^- ial^1i c x ucircaii1 ormeumlegrave ^onct ion de la conceji trat icirccr uc ^IUCQJU OU preacutesence de

mdash 1 - KbdquoQ

mdash 2 - Teacutemoin eau distilleacutee

mdash 2 - CK3 CH OK

- 61 -

kcrarrie Le r a d i c a l OH ea t connu pour ecirc t r e un pu issan t cxyia

r eacute a c t i o n avec KMn04 e s t pa r exemple l a s eu l e oj i l J

j o r t orrre ur r eacuteduc teur - Dune jjianiere geacuteneacute ra l e i l

s u s c e p t i b l e d a r r a c h e r un hydrogegravene

H K

I ^ I R C mdash 0 mdash K ^ O H raquo - H C f R mdash C C

I ^ I R fi

E rrilie busiq-je i l e s t deacutecoEposj e t le r a d i c a l C

possegravede des p r o p r i eacute t eacute s semblables

OH OH mdash HjO + 0

K K

I ~ ^ _ R mdash C mdash 0 mdash H ltdeggt0 R mdash C mdash 0 + vil

I ~ I R R

R R

I I O H + S mdash C OH R mdash C mdash 0 + K_

I

- Marquages isotopiques

A une solution 5 10 M de glucoso pH 1 1 satureacutee doxygegravene esz a c

teacutee une faible quantiteacute de ce sucre marqueacute au 1 4 C en position Cx

ou C s

Apregraves irradiation (5 Mradi 130 kradh) laldeacutehyde malonique est

seacutepareacute comme preacuteceacutedemmentraquo Les purifications du complexe ave 1 bull

sont effectueacutees par cristallisations successives dans leau et par

chromatographic de partage sur colonne de cellulose Lactiviteacute

speacutecifique eacutetant constante au cours de 5 opeacuterations on estime que

le complexe est suffisamment purifieacute

Glucose rrgtaroieacute on p o s i t i o n

11deg c r i s t a l ltdeg c r i s t a l - ^ 0 u r i i U a l i c c r i s t a l icirc e l u a t chrc-

i - a l ( n o i e s ) i bull 0 mdash - Q- V 10 - 5 10 _ - 0 06 10-

A t i v i t eacute t o t a l e VL- 0 s i Mi tes

10 o i 1 C S i j 10- J 0 1 0 t is- 10 e

- i v i t ocirc s p eacute - i - i 21 10

0 1 ) h

jucircoitioi ugrave

bull - i m a l I n o l e ocirc ) 1 1 8 E io-= 115 1 0 - 6 03igt 1 0 0187 10 - 0 05^ 1 0 _

gtbullbullbull ivitiuml t o t a l e o rs 10 minutes

o- bull5 10= i 10 s idj 1 0 - e10 10-

- icirc i v i t eacute speacute = i -3V o 1 0 iK 10 1 c iraquo 1 0 1 0 ltt 1 0 1 0

b 1 0 1 0

i ----is~iumlrt - S bull - - bull bull - -JIuml l ^ 1 5lt

La r a d i c l y s e i n t e r n e e j t i c i neacute^IigeaLiO levant c o l l e p rodui te r-ar

le rayonnement car l a juantivl- Jali-Shv-Jc- ralor i ^ e ferrreacutee ir

i r r a d i a t i o n 7 e s t t r egrave s s^ i icirc r i eure gt e ucirc p glucose j e

Les bull amprOto rer-reacute^prrTit rraio-iq^e contenant l e carbone rcarqueacute -n-t bullbullbull-i- - - LJvemert de 8 igt e t

10 icircioir 1^ -lLiBaiiumles a ldeacutehydiqje e t a l c o o l i q u e

P ropos i t i ons de ae--ajd^mea

ues meca-Jpoundr5 voa r -_-

i-i-jpound lt--v-2- -Liri T L

v l a i t que- l-Mg-^t ^ t i

viuml-ovoja^ pour l a r a d i o l y s e en mi l ieu

-bullelle en s o l u t i o n en tenant compte

r a d i c a l -OH de l e a u

- 63 -

On peut concevoir que lattaque du radical OH conduise agrave

chement de H- sur lhydroxyde du carbone t

H OH

Y CHOE I CKOH

I HCO^K iO

CK OH

1

H OH -C I CHOH I CHOH

HCO I

mdashCH I CJLOH

II

Le rearrangement du radical II aboutit apregraves rupture de la

C mdash C au composeacute III

H OH

-V CHOH

H C amp + 7 kcal

mdash-c

I CHOH i CHOH

CHjOH II CHCK III

te composeacute III peut ensuite eacutevoluer agraveampns deux voice digegravere1

H ^0

I

a - Hydrolyse de la liaison aceacutetalique

CHO

CHOH

__ CHOE CHOK

COM

CEO

CKOH

CE OH

IV

l

H OH C

_ II

v- 2 C bullbull=lt-

Laiiic - i et cr suite rOcej^aire dc

-ur ie carl-o-e c du r a d i c a l V c e t t e

j i t d i rec te-re c o i t ar i i t e r n eacute -

cc

c

CHC

ci-

ildeacutehyde r-aicrirje

rc conditions expeacuterimentales to de laldeacutehyde ralonique sont

i icr-eacutes i partir de lextreacutemiteacute aideacutehydique

Counure horolytiaus de la liaison acetaliccedilue

Le radical III pourrait aussi conduire apregraves coupure horcolytique

de la liaison C mdash 0 heacuteniaceacutetalique sercolable agrave celle postuleacutee en

rrilieu solide s la forme eacutenolique de laldeacutehyde nialonique

K 0)

l c I

CHC i I CHOK CKO

CKO

omdash-mdashOH

CE OH

III

8h kcal CH I CKOE

- 6J -

CHO CHO

I I bullCHOK laquo- CH

f 1 ltCHOli CKOH

XII XIII

lit-rai responsable de la formation ugrave partir de bullbullbull-

rLi al tccli ie I riucose de seulement 0 de laldeacutehyde- r-~

Or p e t er effet penser quen milieu liquide bullbull

r aux pi extrecircmes lhydrolyse est plus facile

la -jeupure horr-dy tique

biccussion

Le-iuml variations de la concentration en aldeacutehyde mala ni que ob^t rv----

en fonction de la dose dirradiation et de la concentration e -

bullcse sert compatibles avec tout node daction indirecte

Lee effets de xalcooi du bromure de potassium et du protoxy-i--

d --ote ronf irment i attaque initiale des radicaux OH

linfluence de loxygegravene est nulle et ce gaz nest pas impliqueacute

dans lexplication des rcecanisres

I] est difficile de comparer les rendements raaiulj tidies du glushy

cose du mannose et du galactose les pourcentages relatifs dej

formes or et 9 eacutetant diffeacuterents en solution dans leau

En milieu basique la stabilisation de la forme eacutenolique de lalshy

deacutehyde malonique peut expliquer le rocircle favorisant dune eacuteleacutevation

de pH

En conclusion les meacutecanismes proposeacutes ici sont assez diffeacuterents

de ceux deacutecrits par Scherz Nos reacutesultats expeacuterimentaux ont montreacute

en effet que dans les conditions dirradiation utiliseacutees (solution

dilueacutee pH eacuteleveacute) laldeacutehyde malonique provenait contrairement agrave

lhypothegravese de cet auteur principalement de lextreacutemiteacute aldeacutehydique

du glucose

- CC -

- Extrapolation aux polymegraveres supericirz (fipound- 2)

La comparaison des re demets Ju glucose du rraltose et du maltti-

trio^e net e eacutevidence le roio Au r^rb^nc i

Lorsc- roi -vi o-t xrri li ]eacute in la lai^oi pound lycos i il j e il ny

a plu s pe_- it i 11 teacute d at tu e r ar 1er r in aux Li je eau corrt-

il est oslieacute dans les meacutecanisme- deacutecrits r 1J- ha-it

Seul lej cyles A correspondant bull 1 ex i reacuterri teacute rcr reacute iuc t ri -e

chaicircre irrite cdiraieit i laldeacutehyde rralcri pjc (ne hydre lye

de la liaison jlycosidique serait neacutecessaire) Jre f ra bull tio Je r

dicaux CH Je leau part ici erai t r le y-le E C - d autr-s

reacuteactions et eraii or censeacute ueje LIA Li lisat le - ia [reduction

daldeacutehyde rraionisue -iui deacutecroicirctrait e fonctic de la lorQuer

la chaicircre

Jre extrapolation ugrave 1 any lose condi t ugrave admet tre vc leffet bull-bull

condaire serait donc neacutegligeable Ceci cat en accord avec les reacuteshy

sultats obtenus sur lamidon irradieacute agrave leacutetat solide pour lequel

les concentrations agravealdeacutehyde malonique r augmentent pas aux forshy

tes humiditeacutes contrairement agrave ce que lon pourrait attendre de

1effet secondaire

Dans 1isomaltose les carbones 4 des deux cycles sont libres et

rien nempecircche quapregraves hydrolyse ils participent tous deux agrave la

formation daldeacutehyde malonique cest ce quon observe en effet

expeacuterimentalement

67

fig- 23 - Irradiation du glucose et de ses polymegraveres en milieu liquide agrave diffeacuterents pH

1 - glucose

2 - maltose

5 - maltotriose-

oi^h^-uirifmdash

te rr--t lti J u b i

i _a JOI-bull i bullbull l-it-hyis rraiori _bull = oer est ajouta -J volume

A_-ide d thiobarbiturique 072 g

Acide trichloracitique 1 y g

1^0 QSP 100 ml agrave 20degC

Arregravef chauffage agrave 6CdegC pendant 60 irn le meacutelarge est refroidi et

lu densiteacute optique agrave j32 rn est lue agrave laide dun spectrophoto-

mttre Optica CFt R

EVAPORATION DE LALDEHYDE MALOKIQUE

Laldeacutehyde malorique est seacutepareacute ainsi que tous les produits de

radiolyse volatils par evaporation sous vide agrave ^ucircdegC et piegeage

agrave -TS6degC (fig 26)

La solution est preacutealablement acidifieacutee par 2 ml HCL

- 69 -

qgSTALLISAilOi DU COMPLEXE

Le- -urj IP-XC ATB-AM r eacute c i i t e c o u s ic r rce -le p a i l l e t t e s d eacute c

^J^-L uprucirc i a c i d i f i c a t i o n (HCL lt m l e t r e f r o i d i s s e r c e r t -ie

bull-iorr a r j e - j r c ^ I i e s t e n s u i t e f i l t r eacute s u r v e r r e f r i t t e H C t

JHtfCKATUuiiAiiilE

J bullbull 2- bull bull bullbullbull bull i Uo- a o i i U icirc L O _oro i c r e

bull i a v bullbullbull 1 bullbull c e- f i non a r t i bull J I O ^ s e n t eacute l i - i n eacute e s

icirc-e a v-- bull 1- i e u i a -bull= gt r J e deacute - a r t a t i c

c u i -bull--- lt iy irp l e x t- bdquo o n t a_L xiquCC-r ^ ic-

bullie taille aj ro rieacuteo aux quantiteacutes agrave purifier Un lavage gt

i iric I AT5 te lCA ei egttc-G et diverc produits de raJic

Le Oi ugte ~Lt ensuite -JluC par u ir-eacute lange ea - ampiumltce

mdash mdash Par compteurs type GEIGER KULLER les solutions ( C C bull=

iz eacutevarcreacutees agrave laide ciun eacute iradicircaeur sur des coupelle i -

niriurr Ces d e m i Ore dont introduites dans lappareil e bullbull

tauje ett automatique

Par scintillation liquide Apregraves oxydation dans un four agrave catiy

le C0 marqueacute est recueilli dans pound0 ml du meacutelange suivant (fir bull

Pour un litre

220 mi dalcool meacutethylique (solvant)

330 ml de pheacutenyl-eacutethyl-amine (fixateur de C0 S)

fOO ml de toluegravene (scintillateur primaire)

7 g de Butyl PBD (scintillateur secondaire)

pu ml deau (solvant)

Lactiviteacute est mesureacutee par scintillateur liquide

PREPARATION DALDEHYDE MALONIQUE POUR ETUDE EN LUMIERE UV

Laldeacutehyde malonique teacutemoin est preacutepareacute par hydrolyse acide du bis-

dimeacutethylaceacutetal du commerce (10 ml de solution molaire dacetal

2 ml HCl concentreacute chauffage agrave 30degC pendant 60 mn) (fig 24 - 25)

- 70

fig Zh - Influence de la concentration en acide sur lhydrolyse du bis-dimeacutethyl aceacutetal de laldeacutehyde malonique (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique agrave 267 ira)

- 71 -

fig- 25 - Influence du temps de chauffage agrave 600 sur la formation daldeacutehyde malonique par hydrolyse acide du bis-dimeacutethyl-aceacutetal (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique

267 ara)

ro c IUgrave-U -iu bull c a lt-T ur e^ ^Oucircte-bullbull-- bull - UL Zul i o bull bull bull

To IOiit agtregraves chauffage i^^C agrave I ocirctuve ^ojjj^^i i h e a r e r

ADUIIIC -ii- x-^r

t i l e e s t oifLCicircueacutee j ^ r

a) lyoLhplusmnlXLnzij bull icirc- ^ e l a ^ e tie icjij de ] lii-oae e t do KBr

t J -lplusmnlirO JX ougt2rcs

- 73 -

DIFFERENTES FORMES CRISTALLINES DE GLUCOSE

Glucose du commerce (Prolabo) anhydre ou monohydrate

Sirop de glucose eacutevaporeacute sous vide (20 mrr Hg 30degC) agrave laide dun

rotavapor Biiumlchi ou dans un dessicateur en preacutesence de P_Ofl

Glucose lyophiliseacute agrave laide dun appareil Sogev type Subii-i

CHROMATOGRAPHIES GLC

Preacuteparation des deacuteriveacutes trimeacutethylsiJyleacutes Le sucre J5 mg) est

dissous dans 1 ml de N N dimethyl formamide qui a our proprieacuteteacute

nous lavons veacuterifieacute de conserver la configuratio anomerique La

silylation est reacutealiseacutee par 1 ml de N 0- bis-tri-ieacutethyl-silyl-

trifluoro-aceacutetamide O de trimeacutethyl chlorosila _e) Le deacuteriveacute obshy

tenu est susceptible decirctre chrouatographieacute en aase gazeuse

Chromatographie La chromatographie est effectue sur colonne SE 30

(2 m 18 de pouce) par eacutelution isotherme (c onne 200degC injecteur

250degC deacutetecteur 250degC) agrave laide dun chrom ographe F 30 Ferkin

Elmer

pH DIRRADIATION

lgtc TgtH -cyous sont nxeacutes par des tampon phospnate 05 M et les

pH extrecircmes sont obtenus par addition e soude ou dacide chlorhyshy

drique -

NOTA Le pH varie tregraves peu (lt 1 pIT en cours dirradiation dans

ces conditions

Vide primaire Coton de virra

Azote

liquide

(-1B0raquo Ciuml-

f

riuml 11

sp

l i Soj-ution U C - Glucose _ -

Agitateur bullbullgnetiqua

MEGE I I PIEGE 2

fig-26 - Meacutethode dextraction sous pression reacuteduite des deacuteriveacutes volatils scheacutema de principe

- TJ -

agrave Mlaquoraquoi|tugtl control (-were)

D D

f i g 28 - Meacutethode doxydation des composes marqueacutes ( intertechnique S A I l l bullcheacutema de principe)

- 76 -

CONCLUSION

Au cours de ce travail nous avons vu que laldeacutehyae malonique

Dcuvait ecirctre formeacute directement par irradiation du glucose sec ou par

1intermeacutediaire des radicaux de leau lorsque cette derniegravere eacutetait

preacutesente

Les meacutecanismes reacuteactionnels que nous avons proposeacutes ne sont sans

doute pas la traduction exacte de la reacutealiteacute mais ont lavantage decirctre

en accord avec les reacutesultats expeacuterimentaux

Leffet direct conduit agrave une production daldeacutehyde malonique proshy

portionnelle agrave la dose indeacutependante du deacutebit de dose de la temshy

peacuterature dans un vaste domaine de la preacutesence doxygegravene et de

leacutetat cristallin du glucose En revanche la teneur en eau et la

forme anomeacuterique du glucose jouent un rocircle important Par marquage

isotopique on a pu montrer que les deux extreacutemiteacutes de la moleacutecule

du glucose participent agrave la formation de laldeacutehyde malonique

Lextrapolation aux polymegraveres lineacuteaires (maltose maltotriose) met

en eacutevidence lindeacutependance du rendement de radiolyse vis-agrave-vis de

la liaison a 1 - 4 et permet de penser quil tend vers celui du

6 I ^ u i i c ugraveo110 i camelo te

Leffet indirect est lieacute agrave laction des radicaux OH de leau Il

se manifeste lorsque le glucose est irradieacute agrave leacutetat suffisamment

hydrateacute ou en solution Dans ce dernier cas et en accord avec la

theacuteorie geacuteneacuterale la concentration daldeacutehyde malonique est indeacute-

peacuteiiugravecujLt de la concentration en glucose dans une large mesure et

ne varie pas proportionnellement agrave la dose Loxygegravene est sans inshy

fluence notable mais on observe une forte activation aux pH eacuteleshy

veacutes Lutilisation de 1 4 C a permis dattribuer agrave lextreacutemiteacute aldeacute-

hydique du glucose lorigine de la plus grande partie de laldeacutehyde

malonique La polymeacuterisation du glucose par liaison 01-4 entraicircne

une diminution du rendement radiolytique Ainsi leffet indirect seshy

rait neacutegligeable dans lamylose

- 77 -

Il serait inteacuteressant pour continuer ce travail dextrapoler DX

polymegraveres plus eacuteleveacutes en utilisant divers polyholosides obtenu t ajregrave

hydrolyse meacutenageacutee de lamidon par chromatographie sur biogel jampr

exemple

Quoiquil en soit on a pu mettre en eacutevidence agrave propos de la forshy

mation daldeacutehyde malonique des diffeacuterences de comportement di rlucjo

vis-agrave-vis du rayonnement ionisant selon ou il est libre ou irccrrcr-icirc-

dans une chaicircne glycosidique Ceci incline agrave la prudence danc 1-JZ-J~

polation au polymegravere des reacutesultats trouveacutes sur un monomegravere

- 78 -

ANNEXE

Nous rappelons ici les uniteacutes utiliseacutees en radioactiviteacute et

nous indiquons leurs eacutequivalents biologiques geacuteneacuteralement fondeacutes

sur les effets que produisent les radiations ionisantes dans lorshy

ganisme

On trouvera les mesures pratiques fort bien deacutecrites dans la

thegravese de Monsieur Jean MORRE deacutejagrave citeacute

- 79 -

UNITE DACTIVITE

Le curie (Ci) Le curie caracteacuterise la source eacutemettrice

La masse de radioeacuteleacutement pour une activiteacute de 1 curie est tregraves

variable

mdash 3 tonnes duraniur 3S

mdash 09 rg de cobalt 60

mdash ^3 microgrammes dor 198-

Ceacutetait dabord lactiviteacute de 1 gramme de radium- Officiellement

cest la quantiteacute de tout radioeacuteleacutement dans lequel le nombre de

deacutesinteacutegrations est de

37 x 1 0 1 0 par seconde

Lactiviteacute massique ou speacutecifique est lactiviteacute par uniteacute de

masse dune substance consideacutereacutee Elle sexprime en curiegramme

ou en ses sous-multiples

UKITE DEXPOSITION OU DE DOSE EMISE

Le roentgen (R) Il caracteacuterise un faisceau de rayons X par ionisation

provoqueacutee dans 1air

On mesure ici la charge eacutelectrique transporteacutee

1 R = 2083 x 10 9 paires dions par croa dair

1 R = 16 x 101 paires dions pa granirc d air

1 R = t Ues cm3 dair = 770 Ues gramme dair

1 R = 677 r 10 e MeVcm3 dair standard

1 R = 0838 rad

1 R = 524 x 10 7 MeVg d a i r = 52 x 1 0 1 3 eVg d a i r

1 R = 0107 ergcm 3 d a i r = 869 e rg g d a i r

1 R = 93 e r g g d eau ou de t i s s u s v i v a n t s

- 80 -

UNITE DE DOSE ABSORBEE

Le rad Internatic nalement 09^3) raquo c est luniteacute de dose absorbeacutee-

Elle est fonction des caracteacuteristiques du champ de radiation o~

point consideacutereacute et de la composition eacuteleacutementaire do la natiegraverishy

en ce point

Elle est eacutegale agrave une eacutenergie diviseacutee r-ar une ira se

Indeacutependamment du temps passeacute agrave ceacuteder leacutenergie

1 rad = 100 t g de matiegravere quelconque irradieacutee

s 01 joule par kilogramme

La valeur du rad est sensiblement eacutegale agrave leacutenergie libss-bull- bull_--

de leau (ou des tissus mous irradieacutes) par an faisceau io r-yz X

tel que lexposition soit de roentgen

On peut se servir du rad avec des rayons X gamma neutre bull-bull-

trons protons

Remarques A une exposition de 1 roentgen correspond ure dose

absoijeacutee de

mdash 0869 rad dans lair

mdash 09S rad dans les tissus mous

mdash 08 agrave 097 rad dans leau pour des rayonnement

deacutenergie comprise entre 10 keV et 3 HeV

Si une chambre dionisation a donneacute pour des photons deacutenergie

infeacuterieure agrave 3 WeV agrave un certain endroit dans lair une exshy

position de 1 roentgen le corps humain agrave la mecircrce place receshy

vrait 096 rad

ME5DRES BIOLOGIQUES

Le LET (Linear Energy Transfert) 1 keVmicron deacutecrit leacutenergie

deacutepenseacutee drns les tissus en fonction de la longueur du parcours

LEBR (Efficaciteacute Biologique Relative) = I rayon X de 250 keV

dionisation speacutecifique de 100 paires dions par micron deau ou

de tissue Cest une ionisation speacutecifique-

- 81 -

Le REM (Radiological Equivalent Man) = effet biologique ducirc agrave

labsorption de 1 roentgen de rayons X ou gamma

Un rem = 1 rad X EBR

= EBR e rSEcirc d e tissus

Mesure indispensable agrave leacutetude de certains paramegravetres telles la

radiosensibiliteacute cer luniteacute pratique utiliseacutee pour les vashy

leurs de radiorrotec t _-i

Si lon connaicirct la dose absorbeacutee on peut passer acirc la notion

deacutequivalent de ucirczr2 en pondeacuterant la valeur trouveacutee par un facteur

exprimant le risque relatif correspondant agrave la qualiteacute du rayonshy

nement

Cest le facteur de qualiteacute FQ relieacute agrave la densiteacute des pheacutenomegravenes

eacuteleacutementaires dionisation et dexcitation au voisinage du parcours

de la particule chargeacutee

REM = RAD X FQ

Le rem correspond au risque encouru par un organisme huma_n ayant

reccedilu une dose de 1 rad de rayons X ou gamma

PRINCIPALES VALEURS DE FQ

Rayonnements FQ

X gamma 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale gt 003 HeV 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale lt 003 MeV 17

Neutrons thermiques 3

Particules infinies naturelles protons de faible eacutenergie neutrons rapides 20

Noyaux lourds de recul fragment de fission 20

Une personne soumise pendant un an agrave un flux de neutrons thermishy

ques de 700 Ncm asec recevrait un eacutequivalent de dose de 5 rem

laquelle est la dose annuelle maximale admissible fixeacutee pour la

cateacutegorie de travailleurs dits directement affecteacutes agrave des trashy

vaux sous rayonnements

- 82 -

Le rem est leffet biologique de 12 g de radi-m 226 agrave un megravetre

pour les tissus exposeacutes pendant une heure

Outre la quantiteacute deacutenergie ceacutedeacutee agrave la matiegravere irradieacutee il faut

tenir compte aussi du temps neacutecessaire pour deacutelivrer cette eacutenershy

gie

Une mecircme dose provoque des effets moins graves si elle est eacutetaleacutee

dans le temps Si le temps est suffisamment long une dose mecircme

importante narrive jamais agrave provoquer des effets dits seuils

Les normes de seacutecuriteacute (ou) doses maximales admissibles sont resshy

pecteacutees si lon calcule agrave lavance le temps de travail maximal

en preacutesence du rayonnement

En prenant lheure comme uniteacute de temps on aura

mdash deacutebit dexposition = en Rh

mdash deacutebit de dose absorbeacutee = en radh

mdash deacutebit deacutequivalent de dose = en remh

EFFETS SUR LORGANISME DEFINITIONS DES LOUES

Dose Maximum Admissible cest la dose totale de radiation reccedilue par

un individu et jugeacutee incapable de causer des troubles appreacuteciables

au cours de lexistence Elle varie sil sagit de la seacutecuriteacute inshy

dividuelle dune petite ou dune large fraction de la population

Concentration Maximum Admissible Elle repreacutesente la concentration de

chaque radioeacuteleacutement dans leau et dans lair qui apregraves obtention

dun eacutetat deacutequilibre dans le corps de lindividu qui la ingeacutereacutee

ne donne pas une irradiation corporelle totale deacutepassant une vashy

leur de 03 rem par semaine dans lorgane critique (organe le plus

sensible agrave ce radioeacuteleacutement)

- 83 -

Officiellement la CMA dun radionucleide est lactiviteacute volumique

de ce radionucleide dans lair inhaleacute c dans leau de boisson

qui pour une inhalation ou une ingr -ion exclusive et continue

entraicircne leacutequivalent de dose maxi al admissible au niveau de

lorgane critique lorsque leacutequilibre est atteint ou apregraves cinshy

quante ans dans le cas de radioeacuteleacutements agrave peacuteriode effective longue

Leacutequivalent de dose est deacutefini pour les besoins de la protection

Cest le produit de la dose absorbeacutee par le facteur de qualiteacute

le facteur de distribution de dose et dautres facteurs adeacutequats

bull C H mdash C H -I I

UN Off

- C - C H -I I

OHOH

H C - C H - C H mdash C H -I I I I OHOH OH OH

CHmdashCH-CHmdashCHmdash i I I I bull OH OH OH OH

bullCHmdashCHmdashCHmdash OH- CHmdashCHmdashCHmdashCII- CHmdashCH=CHmdash 0 - + 1

bullC-

1 1 raquo II 1 1 II OH OH 0 O- OH O

Meacutecanisme proposeacute par H SCHERZ

iIV3~SITS LE E2CIT t 3 C C r i l

HT ESS SCIZICSS

U K - A S 3 E L L 3 H I

- bull bull -23 _ _ D E _ _ 3 A _ -icirc_sos

agrave 5- ^ ~ VF

Le Vico-yreacutesident de lUniversiteacute

Universiteacute de Droit dEacuteconomie et des Sciences

A I X - M A R S E I L L E III H - DUSSARDIc2

FACULTEacute des SCIENCES et TECHNIQUES 1raquo SAINT-JEROME Rue Henri Poincar 13397 MARSEILLE CEOEX 4

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Imprimeacute par le Bureau de Documentation

CENCADARACi1E

Page 25: ETUDE DE LA FORMATION DE L'ALDEHYDE MALONIQUE AU COURS DE

T 2 50 750 125 0 Dose krad

fig 10 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde raaloiique

y^- Premiegravere seacuterie de mesures bull Deuxiegraveme seacuterie de mesures

Apregraves irradiation le glucose est dissous en concentration molaire dans de leau distilleacutee

Temp uc +00

fifjll - Influence de la tempeacuterature d malonique radioformee

bullPremiere sirie de mesures bullDeuxiegraveme ceacuterie de mesures

irradiation sur la quantiteacute daldeacutehyde

i COC L- vla _ i W

bull-bull gt - - - U - U L i bull lt

bull bull bull - bull bull _ bull bull bull c r i o y -

-aitre iuml a u t a i t i l - i inu c r t a r t e

bull- v o v - i i r- - bull - -OJ-

L ara y x gte c bull re 3i t

i V----- r e Lrv- ij a bull_bullbull-

= -irT i v ie laquoa t i t v bull- -iv J pound -bull JCI1 e r a d i o f c r r v 5 - en

_ e t (bull - r pound oa - - - o- bullbull -o i or a r n b l e e = e e l --c

a - i i ^ ] - ampl -poundbullbulllaquo OLVOL rof i - t -o r a u c-noJIcirc t i o r J e deix

bull aa- - - t - c -

- -1 bull -e - e bull r eacute cdV-rac a j x j u M e Jiuniiii tC- a t t r i -

iil v agrave bullbull t a b i i ^oi-e t i e ia i - v hyror--i- e t re I C J h y d r o -

1 bull- i-j co u t -ox Je e a u CC-J l i a i s o n s r - e r n e t t r a i e n t

AIU j a r t l e t r a f e - t ci eacute no r e i t le 3 i r o l e ^ u i e s a c t i v eacute e s agrave l e a u

t_ r icirc amp i t r e j a r t une p a r t i e de l eacute r e r r i e r e ccedil u e s e r a i t a b n o r b eacute e

r l u ^ r r Jr tur ir

ltt r a n s f e r t agrave l e a u

r a d i o l y s e

rjj-t bullbull_bull agrave e s l i a i s o n s h y d r o g egrave n e

I ig12 - Influence de deux mois de conservation de glucose irradieacute sur le spectre en lumiegravere visibleapregraves reacuteaction avec lATB 1 - Tempeacuterature de conservation + 30degC 2 - Tempeacuterature de conservation 0degC 3 - Tempeacuterature de conservation - 40degC

DO

53

2

f

05 laquo

03- ^y

01-

1 10

1 3 0

H u m i d i t eacute (

fig-13 ~ Influence de lhumiditeacute du glucose sur la quantiteacute daldeacutehyde maIonique radioformeacutee

- 27 -

Les radicaux de leau pourraient eacutegalement particix-er agrave leffet

protecteur en donnant par recombinaison le glucose de deacutepart ou

on modifiant 1 eacutevolution des radicaux mis en jeu laquoans la formashy

tion de laldeacutehyde- Cot aspect sera eacutetudieacute ulteacuterieurement avec

le rocircle des OH-

mdash U effet activateur preacutepondeacuterant aux teneurs en eau eacuteleveacuteer

correspondant agrave ce que lon deacutesigne par effet secondaire et at-

trifcuable aux radicaux de leau hautement reacuteactifs

radiation V glucose raquobull aldeacutehyde nalonique + autres produits de radiolyse

[radicaux intermeacutediairesmdashaldeacutehyde malonique + autres produits de radiolyse

f - Influence des piegraveges agrave radicaux libres

Laddition de K Br supprime les radicaux OH de leau formeacutes en

cours dirradiation La teneur en aldeacutehyde malonique est alors

constante pour des teneurs en eau comprises entre 0 et 75

g - Influence de la structure cristalline du glucose

La structure cristalline du glucose irradieacute contrairement agrave ce

qui a eacuteteacute observeacute avec laciditeacute radioformeacutee Q53]ina pas dinflushy

ence sur la quantiteacute daldeacutehyde obtenue On peut penser que les

diffeacuterences observeacutees entre les formes anomecircres du glucose ou eacuteii-

tre les divers sucres isomegraveres lorsquon effectue les irradiations

agrave leacutetat solide sont effectivement dues agrave la steacutereacuteochimie relative

des groupements hydroxyle

h - Influence de la configuration anomeacuterique du glucose (fig 14-)

A leacutetat solide le glucose 3 conduit agrave un rendement radiolytique

16 fois supeacuterieur agrave celui du glucose commercial qui est constitueacute

principalement de forme a comme nous lavons veacuterifieacute par chromatoshy

graphic en phase gazeuse des deacuteriveacutes trimeacutetfaylsilyleacutes

532 Longueur donde nm

^ i n uo-nerl re ri- o - r u ie arit-- -i a iagraveocirchyie na loni rv i i iofcrraeacute

t i^coo 0

^

CH2OH

tfUgrave Cs-^mdasho

r ~- L CHOH

HO^C 3 amp H OH

D-G111CQSE

CHOH CH2OH

anomfere (3 bull X _4Bnm_ere o-

Mar Liair-2 isotopiques

Cec cxjl-rierces nous ont conduit agrave travailler dans des corciii-

ii re ot pas rigoureusement anhydres puisque les composeacutes -

-- - o-i livreacutee er solution aqueuse Mais avec 10 dhuiriditv

-i ours lapparence physique dune poudre et la figjre S bull

ratre ue le rocircle de ces 10 est faible sur les proportion

jeacutehyde malonique radioformeacute

le coiution de glucose marqueacute (Cj ou C s ) est incorporeacutee de fa-

] lus homogegravene possible agrave du glucose froid anhydre la teneur

eau finale est de 10 le meacutelange est ensuite irradieacute agrave 0 Er-

Apregraves dissolution distillation sous vide et purification par v-

tnatographie du complexe avec lATB les concentrations en aldeacutehv

ma]onique sont mesureacutees en moleslitre par colorimeacutetrie (D0- gt

du complexe ATB) en se reacutefeacuterant agrave une courbe eacutetalon les activit

deacutetermineacutees par scintillation sont exprimeacutees en coups par 10 m

al de solution Capregraves deacuteduction du bruit de fond)

- 30 -

[As (malon)l As (glu) J A

nb coups Lactiviteacute speacutecifique As Crnalon) = des eacutechantillons

nb de moles est pratiquement constante au cours des trois derniegraveres opeacuterations

le complexe eit donc suffisamment purifieacute-

Or deacutetermine eacutegalement lactiviteacute speacutecifique As (gluj du glucose A devrait repreacutesenter la fraction dal-

JA deacutehyde malonique provenant de lextreacutemiteacute du glucose marqueacute (1 ou 6)

Cependant nous lavons vu le glucose est le siegravege dune radiolyse

i terne par les particules de lisotope radioactif- De laldeacutehyde

malonique marqueacute est susceptible decirctre produit en quantiteacutes daushy

tant plus importantes que le stockage avant irradiation a eacuteteacute plus

long Il ne perturbe pas de faccedilon appreacuteciable la densiteacute optique

agrave 532 n-m- (le glucose marqueacute est en quantiteacute neacutegligeable) mais

augmente lactiviteacute et par suite lactiviteacute speacutecifique

Afin de calculer le terme correctif du glucose marqueacute est ajouteacute

agrave du glucose froid deacutejagrave irradieacute dans les mecircmes proportions et les

mecircmes conditions que preacuteceacutedemment Laldeacutehyde malonique radioforme

non marqueacute est utiliseacute ici comme entraicircneur et on mesure lactishy

viteacute speacutecifique du complexe purifieacute que lon rapporte toujours agrave

celle du glucose pour tenir compte des fluctuations de marquage

|As (malon)|

[ AE (glu) J = B B

bull Cest en fait la diffeacuterence A - B qui repreacutesente la fraction dalshy

deacutehyde malonique formeacute par irradiation provenant de lextreacutemiteacute

eacutetudieacutee de la moleacutecule de glucose

Les reacutesultats sont rapporteacutes dans les tableaux 1 et 2

On peut en conclure que lorsque le glucose est irradieacute agrave 3 eacutetat soshy

lide agrave la teneur en eau de TO semblable agrave celle de lamidon inshy

dustriel 23 de laldeacutehyde malonique sont issus de lextreacutemiteacute alshy

coolique et 13 de lextreacutemiteacute aldeacutehydique- Aux erreurs dexpeacuteshy

rience pregraves la somme des fractions corrigeacutees est eacutegale agrave 1

Tableau ndeg 1

Glucose J C B

Teacutemoi El rradieacute

Chrolaquoatograpnie Ndeg 1 2 3 i 5 1 P 3 k 5

Concentration de leacuteluat 365 k8 bulla 237 86 155 6 81 15 x 10 mml

1er comptage corrigeacute 597 596 5gt2 258 31it 5668 2336 3152 4950 coups10 m

2egraveme comptage corrigeacute 599 ^95 53 223 30H 5658 2259 2758 52t3 coups10 mn

Activiteacute speacutecifique 1 16 12ltt 12 111 362 365 389 389 328 x 10- coupe10 mnm

Activiteacute speacutecifique 2 161 103 12 9ltt 350 365 376 3raquo0 ii 9 x 1C- coups10 mnm

Rendement total 60 33 7 E 53 20 10 E

IV ne ugravet J ^rrcc lion

ionibrc do ^oupjiO mn tour 0 rj iicoce Jo deacutepart

A c t i v i t eacute opocircciiiiue on coupunio Lev 0 ru du ^lucoiio -k iucircparl -

A c t i v i t eacute speacutec i f ique moyenne do 1 a Lileacutehy malonique p u r i f i eacute (coupanolc 10 mu) raquo t o 9

Propor t ion As mal or

AJ g l u

l-ro

Ai rrjaJu

riv

Giucoije i-C

I r r a d i eacute

Chromatographie Ndeg 1 1

2 3 lt

Concentration de leluatl 118 95 91 pound60 IS1- 1 Iuml 50 bull

1er comptage corrigeacute

2vvfi -yr-iit--

ActiviU- C- i fi

Rendement l rtaj

Terme de correction - V7fclt-

Nombre de coups10 mn pour 01 ce de gluc ose de deacutepart 9 600

Activiteacute speacutecifique en coupsmole10 mn du glucose de deacutepart 21109

Activiteacute speacutecifique moyenne de laldeacutehyde malonique purifieacute Ccoupsmolo10 mn) 45109

As malon Proportion mdash raquo 214 As glu

Proportion corrigeacutee

As maloni As malon] glu I As glu

lt 000

gt010 9

16 9 10 9

- 25 -

La moleacutecule daldeacutehyde malonique contient donc toujours soit le

bullarbone 1 du glucose (dans 12 des cas) soit le carbone 6 (dans

icirc de cac) ce qui exclut leacuteventualiteacute de formation agrave partir

de atomes t3 ou ^^5 dailleurs peu probable car elle neacuteshy

cessite deux ruptures de la chaicircne carboneacutee

- Propositions de meacutecanismes

Leacutenergie de la radiation va entre autre exciter la moieacutecylo w

TUagrave la rupture- La reacuteaction corrneicera par la scission de Is Iilaquo

son la plus faible Nous discuterons plus loin les facteurs cor c

rationnels qui peuvent orienter cette coupure initiale On peut

proposer deux meacutecanismesi compte tenu de la double origine de la

deacutehyde nalonique

a - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute alcoolique

La rupture initiale de la liaison heacutemiumlaceacutetalique peut ecirctre e

visageacutee comme une scission conseacutecutive au deacutepart dun radin

H du carbone 1 cette eacutetape endothermique neacutecessite enviroi

92 kcal

H OH 0 OK

c bull c

a (CH0H)3 (CH0H)3

S s c i s s i o n

0 CH MJrad bull CH

CH OH CH 2 OH

I glucose II

La rupture de la liaison C 3 - C 4 (83 kcal) et le deacutepart dun H

du carbone 6 (99 kcal) neacutecessaires agrave la formation de laldeacutehyde

malonique peuvent ecirctre suivis de leacutetablissement dune double

liaison C=C (-egraveh kcal) Un des radicaux (III) obtenus est un

glycol allylique On pourra consideacuterer un radical comme une

espegravece deacuteficiente en eacutelectron donc stabiliseacutee par loxygegravene-

0

copy

1 a iiflicircryde inaj -ije

bull bullbullgt i i^ i torrvid iuiro ( I I ) cnbi- ecirc t r e conf i r

ijfe e ocircviucircoicirc-cc- au la iuml ia ra to i ri- _ igt5] i a c ide 5

iquucirc (VI)

- 3 -

O CH

C

(CHOH)

I H r ~ CH

I Ciyii

I I

0

b - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute aldeacutehyacirci^-jg

Le deacutepart dur hydroxyle OK neacutecessite jie eacutere celle de la rupture de la liaison C mdash O heacuteria

Lattaque en C a est susceptible de conduire agrave selon le processus suivant compeacutetitif du preacute^

H 0--

-C

H C ^ OH

(CHOH)

I CH

ad

O CHjOl c_oi

I VII

- amp -

Apres coupure C3 mdash C4 et reacutearrai pounderrciit (^ kcaiuml )

H OH ii

iC mdash OS

CKOE

0 Ci

CiiOK

VII

Ciijugrave

VIII

i-aldeacutehyde iralcnirje cet obiom r ar hyagraveroiv^c -io bullbull

du dosage en milieu acide

- mdash c

CHO

0-0-

CHO f

r-CKO

aldeacutehyde malonique

Remarque On peut envisager aussi daboutir agrave la forme eacutenolique de

lacetal daldeacutehyde malonique cependant leacutenergie neacutecesshy

saire est supeacuterieure (19 kcal)

- 39 -

H 0

i C

| 1 HC

J -CHOH

CHOIi

1

CH

CB^OH

Examinons agrave preacutesent comment ce5 icirc pothegraveses saccordent avt-j It-J

variations observeacutees de rendemen radidytique en fonction des

conditions dirradiation et des aracteacuteristiques du glucose

mdash La preacutesence doxygegravene nest y -bull neacutecessaire pour lexplicatio

des deux meacutecanismes elle nu pas non plus dinfluence sur la

quantiteacute daldeacutehyde malonique ruiioformeacutee-

mdash La constance du rendement radiolytique en fonction du deacutebit de

dose deacutecoule de lobservation preacuteceacutedente les pheacutenomegravenes de

diffusion gazeuse (0= par exemple) nintervenant pas

mdash Il est difficile de relier les variations en fonction de la temshy

peacuterature dirradiation aux hypothegraveses eacutenonceacutees Si certaines

eacutetapes sont endothermiques dautres produisent de leacutenergie et

le bilan global doit ecirctre sensiblement nul puisque la concentrashy

tion daldeacutehyde malonique reste la mecircme entre O^C et 8odegC Or

les meacutecanismes a et b sont endothermiques Il na pas eacuteteacute tenu

compte des eacutenergies de reacutesonance qui peuvent stabiliser certains

radicaux (allylique en particulier) ni du facteur entropique

De plus le couplage avec dautres reacuteactions se faisant sur laushy

tre moitieacute de la moleacutecule est susceptible dapporter une partie

de leacutenergie neacutecessaire

bull b orvi- or 1er f a ib l e s irvv iri

rrv c i a eXfo i i Un-- i

bull bull i i i la x uvvc ceux AcircQ l - a H

j-t J iecirc^oxygl jTOise ai iJe kl ucircri bull

bull_bull bull-bull riri e reacutejerlto i t rbr

gtil - c K ^ e r t j cur ie tcie- er

et t ai a i J i t io ie c ^e bullbull t cera

c- F L( raquogtpound-huxi-- raquo j bull -e ieiJ ^orif or-

i -rtiiej ont r eacute a c t i v e s avi-c Loorr

iil io ia-icirc lec o rb i t a l e Libres de^

a^ u c t raiwar t ir a r a l l egrave l u a avec la

i L bull - o^c r--^le alt f l u^e ^ouc-

i- bull-bull - bull riabullbull- f ac i l i t e - d ouve r tu re

i-- a r j bull i bull s i o n acircani - anonegravere B uc

-ic- ccriit e offot i jr rcr-ierrert

fii- -ltbull - ircrta

g bullltx

v

0 0 n

R

lti o ^ v ~rv

0 0 B

I

A C F sont reacuteactives B D E sont inertes [55]- Incorporeacutees da

un cycle agrave 6 centres At B C conduisent aux trois conformations

dun composeacute anomegravere amp dont 2 sont reacuteactives D et E corresponde

agrave une forme o non reacuteactiveraquo dautre part S ne peut repreacutesenter -

cycle pyranose

0 -o-

1 I

CHjOH

etegravese dne attaque sur le carbone en position 2 dans le

iiicircre b est confirmeacutee par la quantiteacute daldeacutehyde malonique

formeacutee dans le glucose le galactose et le mannose En ef-

la corfiguratior anomeacuteriaue de ces trois sucres est iden-

(fcrne bullgt largement preacutedominante) et on peut penser que la

--ipatier au premier meacutecanisme est semblable La position de

roxyie e imposeacutee par lencombrement de CH sOH est eacutequato-

pcr ie glucose et le galactose et axiale pour le marrose

ior poundeacutereacuteraiemeit plus labile Expeacuterimentalement le mannose

it i uicirce quantiteacute daldeacutehyde ma ionique supeacuterieure agrave celle

oacirce et au galactose

Sriverraquo les conformations preacutefeacutereacutees

Glucose

OH en 2 equatorial OH en 2 axial

Or

OH en 2 equatorial

- lto -

Extrapolation aux polymegraveres

Les rendements radioly tiques rapporteacutes comme luniteacute deacutenergie le

rad agrave 1 gramme de matiegravere irradieacutee de deux polymegraveres le maltose

et le maltotriose sont intermeacutediaires entre ceux des formeacutee raquo ot

S du glucose

Or la conformation de la liaison glycosidique est ogt dans les deux

polymegraveres celle du reacutesidu reacuteducteur est principalement 5 (veacuterishy

fieacutee pour le maltose par chromatographic caseuco des deacuteriveacute- trishy

meacute thy 1 silyleacutes) Il semblerait donc qo tous les groupements arhy-

droglucose sont sensibles agrave leffet primaire -uils soient initia

lerert libres ou inclus dans une chaicircne gluconidique Dailleurs

dune part les meacutecanismes proposeacutes plus haut ne mettent pas en jeu

le carbone dautre part la diffeacuterence de position de 1 hydro-

xyle en t dans le glucose et le galactose eut sans influence On

doit donc tendre pour lamylose au mecircme rendement que le glucose -gt

tableau 3

ciyni CcedilH2OH

S OH A OcircH

Types de polymerisations de lamidon

amylopectine

)H OH Glucose 3 I rcsidu

^

llltlH 2 reacutesiduraquo

Kaltoeriost 3 reacutesidus

CBjO

deg J

C H2deg

CH20H CHjOH a l l o a o laquo I t roae

CHO

CH20H r i b o s

g l u c o s e

CHO

VII o mannosfl

CH 20H CH 20H CH 20H CHjOH guloae idoso galuctose taloiraquo

x y l o e c CHjOH

l y x o s e

CHO

t CH2QH

tfrytbro se

CH20H t h r eacute o s t

h Cil 20H

a l d eacute h y d e g l y c eacute r i q u o

Configuration dos ALDCSi-

- i7 -

III - ETUDE DE Lbull EFFET OcircECOJJD SE

L eacutetuje de la formatior daldeacutehyde rca Ionique agrave partir de sucirclu-

io do flu cosy a --to rrotiveacute- ir lo fait que dans 1aridor irdusi-

rou 1 avjii Jit ue -juantit or neacutegligeable deau est vrais erb la io

rcrt ro^ onsable cor me dans bullbull glucose hydrateacute d ure partie de ce - bull

-oliiL- ISMre part u - caioiC avait eacuteteacute proposeacute r-ar J ~ he r

bull Tit ^oj j t il eacutetait inter-- ant do -eacuterifier ses hypothegraveses

Le poundj ucose cet irradieacute sauf speacutecification cor traire raquo sr s-gtlu-

lion aiueuse agrave la concentra tir de C M i tempeacuterature ordinaire bull-

bull reacute seiee dair ei r la dose bullbull C i Mr ad-

Les quantiteacutes daldeacuteh malonique formeacutees sont alors beo-cou

Lus importantes aue celles et rveacutees lorsque le glucose est irradieacute

bull- leacutetat sec Cette diffeacuterence s t due agrave la tajue des moleacutecules de

jeluteacute par les radicaux radioft -es de leau (effet secondaire)

- La radiolyse de leau

Le meacutecanisme de formatio des radicaux libres de leau est encore-

incertain Toutes les th lories partent cependant de la repreacutesenshy

tation suivante de lionis- lion

rad +

0 raquo- iiuml30 + e

Ces deux espegraveces peuvent se recoisbiner et provoquer la coupure de

la l iaison 0 mdash H

e + ^ 0 + ^ H + OH

ou reacuteagir sur l eau [55 agrave 57

e + H_0 - OH + H

H^O + ItjO ~ H a 0 + + OH

H30 + OH m- 21^0

e + Iuml^O ^ H + OH

Enfin les eacutelectrons peuvent ecirctre rapidement hydrateacutes ( 1 0 - 1 1 sec) [5S]

e raquo- e~ Therm raquobull e~ aq

- i(8 -

Les espegraveces initialesreacutesultant Je lionisation de leau sont

donc H OH e~ aq

Dans un second ter-ps -lles peuvent engendrer des espegraveces moleacutecushy

laires stables

IcircOH

-r OH

Lors d i r r a d i a - i o n i eai ire 1 hydrorvrnc rjcleacuteculaire e t l e erc

-yde ihydrc t e ^ r t i i p e r t rajidere t bull ne r eacute a c t i o n er chaicircne

__y agrave 60]

Hi + OH mdash HO - ii

H + IcircLO laquo- bull 0 + OH

H + ^degs ^deg

L preacutesence doxygegravene dissous de nouvelles espegraveces transitoires

ont forneacutees

H bull- 0 2 ^ H0 2

2H0 2 raquo-2iE02 + Craquo2 OH reacuteagit avec i^O maintenant en

OH + H ^ ^ H0 2 +^0 excegraves devant H^ [57

H + OK raquo- K_0 ]

Leau pure ou satureacutee doxygegravene irradieacutee conduit agrave dec intermeacute-

diaires qui en se recombinant restituent plus ou moins rapidement -

leau de deacutepart _

Lorsquune partie des radicaux OH est utiliseacutee pour reacuteagir avec ^

un soluteacute par exemple le glucose il y a accumulation de peroxyde S

dhydrogegravene -

i

- 9 -

1 i i 2 0 mdash H + Z OH

K K + 2 0 2 H 0 2

2 HO s - Kg0 3 + 0 2

2 pound plusmn j c o s e + 5 OH raquo p r o d u i t s de r a d i o l y s e

c ^ l u c o r - e + ^ H 0 + 0

La presence de peroxyde dhydrogegravene dans les solutions io r_ r

ou agraveaicircu 1urido humide ( jgt t) irradieacute a eacuteteacute er effet mcrtreacuteo

colcagraveneacutetrie [5S] Il ne provient pas du glucose- lui-mecircme r -

en trouve pas jar irradiation agrave leacutetat sec [59] [^0]

Irflueree des conditions dirradiation et des caracteacutericti -

a - influence de la dose et de la concentration

Lors des irradiations du glucose sec ruuz avons noteacute bullbullbull

quantiteacute daldeacutehyde malonique variait lineacuteairement ave bullbullbull

pari la dose dirradiation et la quantiteacute de produit irr--

dautre part-

Les caracteacuteristiques de leffet secondaire sont sensiblerie

diffeacuterentes (fig 15 et 16)

mdash Ainsi la concentration daldeacutehyde malonj icirci crnicircl i v ^

dose et tend vers une limite Aux fortes doses dirradiai c

et aux faibles concentrations de glucose on observe de

plus une deacutecroissance Ceci peut ecirctre imputeacute agrave la radiolc

de laldeacutehyde malonique ou agrave sa destruction par reacuteaction

secondaire avec un autre produit de radiolyse par exemple

aldeacutehyde malonique - raquoraquo hydroxy-alcoyl peroxyde mdash-^ acide maionicr-

En outre la formation daldeacutehyde malonique est indeacutependante

de la teneur initiale en glucose dans un certain domaine do

concentration On peut adopter pour expliquer ces variations

une hypothegravese voisine de celle de ALTMANN [61]

- 50 -

Dose (Krad)

ir 15 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde malonique agrave partir de solutions de glucose

M 1 - concentration initiale du glucose TcggF

M 2 - concentration initiale du glucose -7mdashbull 3 - concentration initiale du glucose

2D

- 51

c j CM [ C O

oj

02

10 r2 i6-i 21G1 [Glucose] mi

figlb - Influence de la concentration initiale en glucose sur la variation de la quantiteacute daldeacutehyde malonique radiofonnee (solution eau dis t i l leacutee dose 0 f5 Nrad)

o c lu

-bull M bull i f bull u - 1

r - a r - i - a w c bull 1- bull i -ni

dcc- J i r r a d i a t i o r

^ = i(UcircH k (Pbdquo ) (oH) d eacute d u i t de raquo- (lt) e t ( 3

o o r r s c Gi d u t r _ i t u

f a ~ t e u r de c c r v e r c i c r G It r e r d c n e j t e f o r n a t i o den aux Oli G 1 - D e t i c ue~- v a l o j r i u i t i a l e u du g l u c o s e e t de P

l e - r a d i c a u x d i j i a r a i s j e n t e C ~ 1 0 ocirc e c Donc

agraveOH

7 OH =

bullpoundbull ampC e t u GOH = OH ( k g l u 0 + kj P Q )

cr GOH

en r e m p l a ccedil a n t d a n s ^

dll k a G(OH)

ltD ~ k g l u 0 + k p P 0

( g l u ) on p o c e K = k a [G ( 0 H ) 1

k g l u Q + k P 0

9- ^ j j = K ( E l u ) = K ( c i u 0 - M)

- 5 -

(glu - M) = K M d H - d (8 l uo H) car gluc - constarte

= - A ducirc (eiu0 - K)

^ glu - H = C e c o

pour D=0 K=0 C=poundiu0

15- Cpoundiu0 - Hy = giuc (e gt

U M = gluc (1 - eK D)

la representation de cette fonction est donneacutee firre

La juartiteacute de produits radioforrceacutes donc daldeacutehyde maloniyue

ivor la dose puis tend vers une limite

Le- reacutesultats expeacuterimentaux sont plus complexes et aux fortec

plusmnoir lavons vu laldeacutehyde malonique est lui-mecircme deacutetruit

Un calcul semblable permet dexpliquer lindeacutependance viocirc~agrave-

de la concentration initiale de glucose

par deacutefinition on peut eacutecrire

i amp r I u l icirc k bull (G OH) 1 dH

k1 elubdquo + le P

dapregraves 8

k G (OH) 6 GM = S i uo G M = rendement de

k glu0 + kp P 0 formation de

17- agrave - -Jpound-L_ bull _Ji_ipound G H k G(OH) k glu0 G(OH)

Lorsque gluQ ^ P Q GM est indeacutependant de la concentration en

glucose

Cest le pheacuterioegravene important traduit par la courbe theacuteorique figu

et observeacute expeacuterimentalement figure 16

G i j 0

Dose

f i r - - Repreacutesenta t ion graphique de M = J 1U 0 (1 - e~ )

Glo 0 laquop Glu 0 gtP 0

fig T8 - Representation graphique de J_ k 1 kp Po gH gTOcircET (en fonction de la concentration en glucose)

k iTOcircST + k glu0

- gt -

I l faut orf i otor ro l e ra ort r^-U-hy it- ma i oni-jue radifucircrir

lt- io t-ilaquobull-bull i rr iitgt -bullbullbull ru i r --lArab L lt-ltt laquoari a gt oree

r ^ t i c bullbull f~-bull OJ-o aug^ei i c i i ^ - t -- l nvu- v irL- f a i t

bullbull bull bull L r jr t M - i - ra o^^ av-- le r - 1 -

ni bull i- rcrt v J 3 rt i ~i l i ocirc rerre CH

ave- JI k ie 16 CH M - 1 2 c 1

Lour ad ii tier avs irra-Jiatio di iie la -j-uajLiiI- daldeacutehyde ma-

loni jue (fie- ^ ) ampJ- revanche lef fc t est iwcroocirc apregraves saturashy

tion dec solutions par le p rot oxyde dazote bdquoG qui induit la forshy

mation dec radicaux OH agrave partir des eacutelectrons aqueux (fig 22)

e aq + iumli20 raquo- K 3 + 011 k = 86 1Q 3 M1 sec 1 [63]

Lespegravece reacuteactive de 1eau responsable de la formation de 1AH

es donc bien le radical OH

- 5 -

fig 19 - Influence de la concentration en glucose sur le nombre de moles dAM radioformeacutees par moleacutecule de glucose-

- 56 -

i

j

532 1

i O a 1

i 20 bull

1 i

10 lt

i

^y 2 4 6 8 10 12 Pil

fig 20 - Influence du pH dirradiaiumliOiumli sur la formation daldeacutehyde aaloiugraveque laquo (solution molaire de glucose dose 2 Hrad)

tPieges agrave OH] m

fig 21 - Influence de la concentration de divers piegraveges P -iia libres sur la formation daldeacutehyde malonique -~u - -s - lirradiation Y du glucose en solution -olcire

1 - CH3 CH OH

2 - CCH) CE OH

3 - K Br

60 -

- 5 mdash 1

51er-

f iCcedil 22 - Evol^t io le -I-ilv^- ial^1i c x ucircaii1 ormeumlegrave ^onct ion de la conceji trat icirccr uc ^IUCQJU OU preacutesence de

mdash 1 - KbdquoQ

mdash 2 - Teacutemoin eau distilleacutee

mdash 2 - CK3 CH OK

- 61 -

kcrarrie Le r a d i c a l OH ea t connu pour ecirc t r e un pu issan t cxyia

r eacute a c t i o n avec KMn04 e s t pa r exemple l a s eu l e oj i l J

j o r t orrre ur r eacuteduc teur - Dune jjianiere geacuteneacute ra l e i l

s u s c e p t i b l e d a r r a c h e r un hydrogegravene

H K

I ^ I R C mdash 0 mdash K ^ O H raquo - H C f R mdash C C

I ^ I R fi

E rrilie busiq-je i l e s t deacutecoEposj e t le r a d i c a l C

possegravede des p r o p r i eacute t eacute s semblables

OH OH mdash HjO + 0

K K

I ~ ^ _ R mdash C mdash 0 mdash H ltdeggt0 R mdash C mdash 0 + vil

I ~ I R R

R R

I I O H + S mdash C OH R mdash C mdash 0 + K_

I

- Marquages isotopiques

A une solution 5 10 M de glucoso pH 1 1 satureacutee doxygegravene esz a c

teacutee une faible quantiteacute de ce sucre marqueacute au 1 4 C en position Cx

ou C s

Apregraves irradiation (5 Mradi 130 kradh) laldeacutehyde malonique est

seacutepareacute comme preacuteceacutedemmentraquo Les purifications du complexe ave 1 bull

sont effectueacutees par cristallisations successives dans leau et par

chromatographic de partage sur colonne de cellulose Lactiviteacute

speacutecifique eacutetant constante au cours de 5 opeacuterations on estime que

le complexe est suffisamment purifieacute

Glucose rrgtaroieacute on p o s i t i o n

11deg c r i s t a l ltdeg c r i s t a l - ^ 0 u r i i U a l i c c r i s t a l icirc e l u a t chrc-

i - a l ( n o i e s ) i bull 0 mdash - Q- V 10 - 5 10 _ - 0 06 10-

A t i v i t eacute t o t a l e VL- 0 s i Mi tes

10 o i 1 C S i j 10- J 0 1 0 t is- 10 e

- i v i t ocirc s p eacute - i - i 21 10

0 1 ) h

jucircoitioi ugrave

bull - i m a l I n o l e ocirc ) 1 1 8 E io-= 115 1 0 - 6 03igt 1 0 0187 10 - 0 05^ 1 0 _

gtbullbullbull ivitiuml t o t a l e o rs 10 minutes

o- bull5 10= i 10 s idj 1 0 - e10 10-

- icirc i v i t eacute speacute = i -3V o 1 0 iK 10 1 c iraquo 1 0 1 0 ltt 1 0 1 0

b 1 0 1 0

i ----is~iumlrt - S bull - - bull bull - -JIuml l ^ 1 5lt

La r a d i c l y s e i n t e r n e e j t i c i neacute^IigeaLiO levant c o l l e p rodui te r-ar

le rayonnement car l a juantivl- Jali-Shv-Jc- ralor i ^ e ferrreacutee ir

i r r a d i a t i o n 7 e s t t r egrave s s^ i icirc r i eure gt e ucirc p glucose j e

Les bull amprOto rer-reacute^prrTit rraio-iq^e contenant l e carbone rcarqueacute -n-t bullbullbull-i- - - LJvemert de 8 igt e t

10 icircioir 1^ -lLiBaiiumles a ldeacutehydiqje e t a l c o o l i q u e

P ropos i t i ons de ae--ajd^mea

ues meca-Jpoundr5 voa r -_-

i-i-jpound lt--v-2- -Liri T L

v l a i t que- l-Mg-^t ^ t i

viuml-ovoja^ pour l a r a d i o l y s e en mi l ieu

-bullelle en s o l u t i o n en tenant compte

r a d i c a l -OH de l e a u

- 63 -

On peut concevoir que lattaque du radical OH conduise agrave

chement de H- sur lhydroxyde du carbone t

H OH

Y CHOE I CKOH

I HCO^K iO

CK OH

1

H OH -C I CHOH I CHOH

HCO I

mdashCH I CJLOH

II

Le rearrangement du radical II aboutit apregraves rupture de la

C mdash C au composeacute III

H OH

-V CHOH

H C amp + 7 kcal

mdash-c

I CHOH i CHOH

CHjOH II CHCK III

te composeacute III peut ensuite eacutevoluer agraveampns deux voice digegravere1

H ^0

I

a - Hydrolyse de la liaison aceacutetalique

CHO

CHOH

__ CHOE CHOK

COM

CEO

CKOH

CE OH

IV

l

H OH C

_ II

v- 2 C bullbull=lt-

Laiiic - i et cr suite rOcej^aire dc

-ur ie carl-o-e c du r a d i c a l V c e t t e

j i t d i rec te-re c o i t ar i i t e r n eacute -

cc

c

CHC

ci-

ildeacutehyde r-aicrirje

rc conditions expeacuterimentales to de laldeacutehyde ralonique sont

i icr-eacutes i partir de lextreacutemiteacute aideacutehydique

Counure horolytiaus de la liaison acetaliccedilue

Le radical III pourrait aussi conduire apregraves coupure horcolytique

de la liaison C mdash 0 heacuteniaceacutetalique sercolable agrave celle postuleacutee en

rrilieu solide s la forme eacutenolique de laldeacutehyde nialonique

K 0)

l c I

CHC i I CHOK CKO

CKO

omdash-mdashOH

CE OH

III

8h kcal CH I CKOE

- 6J -

CHO CHO

I I bullCHOK laquo- CH

f 1 ltCHOli CKOH

XII XIII

lit-rai responsable de la formation ugrave partir de bullbullbull-

rLi al tccli ie I riucose de seulement 0 de laldeacutehyde- r-~

Or p e t er effet penser quen milieu liquide bullbull

r aux pi extrecircmes lhydrolyse est plus facile

la -jeupure horr-dy tique

biccussion

Le-iuml variations de la concentration en aldeacutehyde mala ni que ob^t rv----

en fonction de la dose dirradiation et de la concentration e -

bullcse sert compatibles avec tout node daction indirecte

Lee effets de xalcooi du bromure de potassium et du protoxy-i--

d --ote ronf irment i attaque initiale des radicaux OH

linfluence de loxygegravene est nulle et ce gaz nest pas impliqueacute

dans lexplication des rcecanisres

I] est difficile de comparer les rendements raaiulj tidies du glushy

cose du mannose et du galactose les pourcentages relatifs dej

formes or et 9 eacutetant diffeacuterents en solution dans leau

En milieu basique la stabilisation de la forme eacutenolique de lalshy

deacutehyde malonique peut expliquer le rocircle favorisant dune eacuteleacutevation

de pH

En conclusion les meacutecanismes proposeacutes ici sont assez diffeacuterents

de ceux deacutecrits par Scherz Nos reacutesultats expeacuterimentaux ont montreacute

en effet que dans les conditions dirradiation utiliseacutees (solution

dilueacutee pH eacuteleveacute) laldeacutehyde malonique provenait contrairement agrave

lhypothegravese de cet auteur principalement de lextreacutemiteacute aldeacutehydique

du glucose

- CC -

- Extrapolation aux polymegraveres supericirz (fipound- 2)

La comparaison des re demets Ju glucose du rraltose et du maltti-

trio^e net e eacutevidence le roio Au r^rb^nc i

Lorsc- roi -vi o-t xrri li ]eacute in la lai^oi pound lycos i il j e il ny

a plu s pe_- it i 11 teacute d at tu e r ar 1er r in aux Li je eau corrt-

il est oslieacute dans les meacutecanisme- deacutecrits r 1J- ha-it

Seul lej cyles A correspondant bull 1 ex i reacuterri teacute rcr reacute iuc t ri -e

chaicircre irrite cdiraieit i laldeacutehyde rralcri pjc (ne hydre lye

de la liaison jlycosidique serait neacutecessaire) Jre f ra bull tio Je r

dicaux CH Je leau part ici erai t r le y-le E C - d autr-s

reacuteactions et eraii or censeacute ueje LIA Li lisat le - ia [reduction

daldeacutehyde rraionisue -iui deacutecroicirctrait e fonctic de la lorQuer

la chaicircre

Jre extrapolation ugrave 1 any lose condi t ugrave admet tre vc leffet bull-bull

condaire serait donc neacutegligeable Ceci cat en accord avec les reacuteshy

sultats obtenus sur lamidon irradieacute agrave leacutetat solide pour lequel

les concentrations agravealdeacutehyde malonique r augmentent pas aux forshy

tes humiditeacutes contrairement agrave ce que lon pourrait attendre de

1effet secondaire

Dans 1isomaltose les carbones 4 des deux cycles sont libres et

rien nempecircche quapregraves hydrolyse ils participent tous deux agrave la

formation daldeacutehyde malonique cest ce quon observe en effet

expeacuterimentalement

67

fig- 23 - Irradiation du glucose et de ses polymegraveres en milieu liquide agrave diffeacuterents pH

1 - glucose

2 - maltose

5 - maltotriose-

oi^h^-uirifmdash

te rr--t lti J u b i

i _a JOI-bull i bullbull l-it-hyis rraiori _bull = oer est ajouta -J volume

A_-ide d thiobarbiturique 072 g

Acide trichloracitique 1 y g

1^0 QSP 100 ml agrave 20degC

Arregravef chauffage agrave 6CdegC pendant 60 irn le meacutelarge est refroidi et

lu densiteacute optique agrave j32 rn est lue agrave laide dun spectrophoto-

mttre Optica CFt R

EVAPORATION DE LALDEHYDE MALOKIQUE

Laldeacutehyde malorique est seacutepareacute ainsi que tous les produits de

radiolyse volatils par evaporation sous vide agrave ^ucircdegC et piegeage

agrave -TS6degC (fig 26)

La solution est preacutealablement acidifieacutee par 2 ml HCL

- 69 -

qgSTALLISAilOi DU COMPLEXE

Le- -urj IP-XC ATB-AM r eacute c i i t e c o u s ic r rce -le p a i l l e t t e s d eacute c

^J^-L uprucirc i a c i d i f i c a t i o n (HCL lt m l e t r e f r o i d i s s e r c e r t -ie

bull-iorr a r j e - j r c ^ I i e s t e n s u i t e f i l t r eacute s u r v e r r e f r i t t e H C t

JHtfCKATUuiiAiiilE

J bullbull 2- bull bull bullbullbull bull i Uo- a o i i U icirc L O _oro i c r e

bull i a v bullbullbull 1 bullbull c e- f i non a r t i bull J I O ^ s e n t eacute l i - i n eacute e s

icirc-e a v-- bull 1- i e u i a -bull= gt r J e deacute - a r t a t i c

c u i -bull--- lt iy irp l e x t- bdquo o n t a_L xiquCC-r ^ ic-

bullie taille aj ro rieacuteo aux quantiteacutes agrave purifier Un lavage gt

i iric I AT5 te lCA ei egttc-G et diverc produits de raJic

Le Oi ugte ~Lt ensuite -JluC par u ir-eacute lange ea - ampiumltce

mdash mdash Par compteurs type GEIGER KULLER les solutions ( C C bull=

iz eacutevarcreacutees agrave laide ciun eacute iradicircaeur sur des coupelle i -

niriurr Ces d e m i Ore dont introduites dans lappareil e bullbull

tauje ett automatique

Par scintillation liquide Apregraves oxydation dans un four agrave catiy

le C0 marqueacute est recueilli dans pound0 ml du meacutelange suivant (fir bull

Pour un litre

220 mi dalcool meacutethylique (solvant)

330 ml de pheacutenyl-eacutethyl-amine (fixateur de C0 S)

fOO ml de toluegravene (scintillateur primaire)

7 g de Butyl PBD (scintillateur secondaire)

pu ml deau (solvant)

Lactiviteacute est mesureacutee par scintillateur liquide

PREPARATION DALDEHYDE MALONIQUE POUR ETUDE EN LUMIERE UV

Laldeacutehyde malonique teacutemoin est preacutepareacute par hydrolyse acide du bis-

dimeacutethylaceacutetal du commerce (10 ml de solution molaire dacetal

2 ml HCl concentreacute chauffage agrave 30degC pendant 60 mn) (fig 24 - 25)

- 70

fig Zh - Influence de la concentration en acide sur lhydrolyse du bis-dimeacutethyl aceacutetal de laldeacutehyde malonique (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique agrave 267 ira)

- 71 -

fig- 25 - Influence du temps de chauffage agrave 600 sur la formation daldeacutehyde malonique par hydrolyse acide du bis-dimeacutethyl-aceacutetal (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique

267 ara)

ro c IUgrave-U -iu bull c a lt-T ur e^ ^Oucircte-bullbull-- bull - UL Zul i o bull bull bull

To IOiit agtregraves chauffage i^^C agrave I ocirctuve ^ojjj^^i i h e a r e r

ADUIIIC -ii- x-^r

t i l e e s t oifLCicircueacutee j ^ r

a) lyoLhplusmnlXLnzij bull icirc- ^ e l a ^ e tie icjij de ] lii-oae e t do KBr

t J -lplusmnlirO JX ougt2rcs

- 73 -

DIFFERENTES FORMES CRISTALLINES DE GLUCOSE

Glucose du commerce (Prolabo) anhydre ou monohydrate

Sirop de glucose eacutevaporeacute sous vide (20 mrr Hg 30degC) agrave laide dun

rotavapor Biiumlchi ou dans un dessicateur en preacutesence de P_Ofl

Glucose lyophiliseacute agrave laide dun appareil Sogev type Subii-i

CHROMATOGRAPHIES GLC

Preacuteparation des deacuteriveacutes trimeacutethylsiJyleacutes Le sucre J5 mg) est

dissous dans 1 ml de N N dimethyl formamide qui a our proprieacuteteacute

nous lavons veacuterifieacute de conserver la configuratio anomerique La

silylation est reacutealiseacutee par 1 ml de N 0- bis-tri-ieacutethyl-silyl-

trifluoro-aceacutetamide O de trimeacutethyl chlorosila _e) Le deacuteriveacute obshy

tenu est susceptible decirctre chrouatographieacute en aase gazeuse

Chromatographie La chromatographie est effectue sur colonne SE 30

(2 m 18 de pouce) par eacutelution isotherme (c onne 200degC injecteur

250degC deacutetecteur 250degC) agrave laide dun chrom ographe F 30 Ferkin

Elmer

pH DIRRADIATION

lgtc TgtH -cyous sont nxeacutes par des tampon phospnate 05 M et les

pH extrecircmes sont obtenus par addition e soude ou dacide chlorhyshy

drique -

NOTA Le pH varie tregraves peu (lt 1 pIT en cours dirradiation dans

ces conditions

Vide primaire Coton de virra

Azote

liquide

(-1B0raquo Ciuml-

f

riuml 11

sp

l i Soj-ution U C - Glucose _ -

Agitateur bullbullgnetiqua

MEGE I I PIEGE 2

fig-26 - Meacutethode dextraction sous pression reacuteduite des deacuteriveacutes volatils scheacutema de principe

- TJ -

agrave Mlaquoraquoi|tugtl control (-were)

D D

f i g 28 - Meacutethode doxydation des composes marqueacutes ( intertechnique S A I l l bullcheacutema de principe)

- 76 -

CONCLUSION

Au cours de ce travail nous avons vu que laldeacutehyae malonique

Dcuvait ecirctre formeacute directement par irradiation du glucose sec ou par

1intermeacutediaire des radicaux de leau lorsque cette derniegravere eacutetait

preacutesente

Les meacutecanismes reacuteactionnels que nous avons proposeacutes ne sont sans

doute pas la traduction exacte de la reacutealiteacute mais ont lavantage decirctre

en accord avec les reacutesultats expeacuterimentaux

Leffet direct conduit agrave une production daldeacutehyde malonique proshy

portionnelle agrave la dose indeacutependante du deacutebit de dose de la temshy

peacuterature dans un vaste domaine de la preacutesence doxygegravene et de

leacutetat cristallin du glucose En revanche la teneur en eau et la

forme anomeacuterique du glucose jouent un rocircle important Par marquage

isotopique on a pu montrer que les deux extreacutemiteacutes de la moleacutecule

du glucose participent agrave la formation de laldeacutehyde malonique

Lextrapolation aux polymegraveres lineacuteaires (maltose maltotriose) met

en eacutevidence lindeacutependance du rendement de radiolyse vis-agrave-vis de

la liaison a 1 - 4 et permet de penser quil tend vers celui du

6 I ^ u i i c ugraveo110 i camelo te

Leffet indirect est lieacute agrave laction des radicaux OH de leau Il

se manifeste lorsque le glucose est irradieacute agrave leacutetat suffisamment

hydrateacute ou en solution Dans ce dernier cas et en accord avec la

theacuteorie geacuteneacuterale la concentration daldeacutehyde malonique est indeacute-

peacuteiiugravecujLt de la concentration en glucose dans une large mesure et

ne varie pas proportionnellement agrave la dose Loxygegravene est sans inshy

fluence notable mais on observe une forte activation aux pH eacuteleshy

veacutes Lutilisation de 1 4 C a permis dattribuer agrave lextreacutemiteacute aldeacute-

hydique du glucose lorigine de la plus grande partie de laldeacutehyde

malonique La polymeacuterisation du glucose par liaison 01-4 entraicircne

une diminution du rendement radiolytique Ainsi leffet indirect seshy

rait neacutegligeable dans lamylose

- 77 -

Il serait inteacuteressant pour continuer ce travail dextrapoler DX

polymegraveres plus eacuteleveacutes en utilisant divers polyholosides obtenu t ajregrave

hydrolyse meacutenageacutee de lamidon par chromatographie sur biogel jampr

exemple

Quoiquil en soit on a pu mettre en eacutevidence agrave propos de la forshy

mation daldeacutehyde malonique des diffeacuterences de comportement di rlucjo

vis-agrave-vis du rayonnement ionisant selon ou il est libre ou irccrrcr-icirc-

dans une chaicircne glycosidique Ceci incline agrave la prudence danc 1-JZ-J~

polation au polymegravere des reacutesultats trouveacutes sur un monomegravere

- 78 -

ANNEXE

Nous rappelons ici les uniteacutes utiliseacutees en radioactiviteacute et

nous indiquons leurs eacutequivalents biologiques geacuteneacuteralement fondeacutes

sur les effets que produisent les radiations ionisantes dans lorshy

ganisme

On trouvera les mesures pratiques fort bien deacutecrites dans la

thegravese de Monsieur Jean MORRE deacutejagrave citeacute

- 79 -

UNITE DACTIVITE

Le curie (Ci) Le curie caracteacuterise la source eacutemettrice

La masse de radioeacuteleacutement pour une activiteacute de 1 curie est tregraves

variable

mdash 3 tonnes duraniur 3S

mdash 09 rg de cobalt 60

mdash ^3 microgrammes dor 198-

Ceacutetait dabord lactiviteacute de 1 gramme de radium- Officiellement

cest la quantiteacute de tout radioeacuteleacutement dans lequel le nombre de

deacutesinteacutegrations est de

37 x 1 0 1 0 par seconde

Lactiviteacute massique ou speacutecifique est lactiviteacute par uniteacute de

masse dune substance consideacutereacutee Elle sexprime en curiegramme

ou en ses sous-multiples

UKITE DEXPOSITION OU DE DOSE EMISE

Le roentgen (R) Il caracteacuterise un faisceau de rayons X par ionisation

provoqueacutee dans 1air

On mesure ici la charge eacutelectrique transporteacutee

1 R = 2083 x 10 9 paires dions par croa dair

1 R = 16 x 101 paires dions pa granirc d air

1 R = t Ues cm3 dair = 770 Ues gramme dair

1 R = 677 r 10 e MeVcm3 dair standard

1 R = 0838 rad

1 R = 524 x 10 7 MeVg d a i r = 52 x 1 0 1 3 eVg d a i r

1 R = 0107 ergcm 3 d a i r = 869 e rg g d a i r

1 R = 93 e r g g d eau ou de t i s s u s v i v a n t s

- 80 -

UNITE DE DOSE ABSORBEE

Le rad Internatic nalement 09^3) raquo c est luniteacute de dose absorbeacutee-

Elle est fonction des caracteacuteristiques du champ de radiation o~

point consideacutereacute et de la composition eacuteleacutementaire do la natiegraverishy

en ce point

Elle est eacutegale agrave une eacutenergie diviseacutee r-ar une ira se

Indeacutependamment du temps passeacute agrave ceacuteder leacutenergie

1 rad = 100 t g de matiegravere quelconque irradieacutee

s 01 joule par kilogramme

La valeur du rad est sensiblement eacutegale agrave leacutenergie libss-bull- bull_--

de leau (ou des tissus mous irradieacutes) par an faisceau io r-yz X

tel que lexposition soit de roentgen

On peut se servir du rad avec des rayons X gamma neutre bull-bull-

trons protons

Remarques A une exposition de 1 roentgen correspond ure dose

absoijeacutee de

mdash 0869 rad dans lair

mdash 09S rad dans les tissus mous

mdash 08 agrave 097 rad dans leau pour des rayonnement

deacutenergie comprise entre 10 keV et 3 HeV

Si une chambre dionisation a donneacute pour des photons deacutenergie

infeacuterieure agrave 3 WeV agrave un certain endroit dans lair une exshy

position de 1 roentgen le corps humain agrave la mecircrce place receshy

vrait 096 rad

ME5DRES BIOLOGIQUES

Le LET (Linear Energy Transfert) 1 keVmicron deacutecrit leacutenergie

deacutepenseacutee drns les tissus en fonction de la longueur du parcours

LEBR (Efficaciteacute Biologique Relative) = I rayon X de 250 keV

dionisation speacutecifique de 100 paires dions par micron deau ou

de tissue Cest une ionisation speacutecifique-

- 81 -

Le REM (Radiological Equivalent Man) = effet biologique ducirc agrave

labsorption de 1 roentgen de rayons X ou gamma

Un rem = 1 rad X EBR

= EBR e rSEcirc d e tissus

Mesure indispensable agrave leacutetude de certains paramegravetres telles la

radiosensibiliteacute cer luniteacute pratique utiliseacutee pour les vashy

leurs de radiorrotec t _-i

Si lon connaicirct la dose absorbeacutee on peut passer acirc la notion

deacutequivalent de ucirczr2 en pondeacuterant la valeur trouveacutee par un facteur

exprimant le risque relatif correspondant agrave la qualiteacute du rayonshy

nement

Cest le facteur de qualiteacute FQ relieacute agrave la densiteacute des pheacutenomegravenes

eacuteleacutementaires dionisation et dexcitation au voisinage du parcours

de la particule chargeacutee

REM = RAD X FQ

Le rem correspond au risque encouru par un organisme huma_n ayant

reccedilu une dose de 1 rad de rayons X ou gamma

PRINCIPALES VALEURS DE FQ

Rayonnements FQ

X gamma 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale gt 003 HeV 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale lt 003 MeV 17

Neutrons thermiques 3

Particules infinies naturelles protons de faible eacutenergie neutrons rapides 20

Noyaux lourds de recul fragment de fission 20

Une personne soumise pendant un an agrave un flux de neutrons thermishy

ques de 700 Ncm asec recevrait un eacutequivalent de dose de 5 rem

laquelle est la dose annuelle maximale admissible fixeacutee pour la

cateacutegorie de travailleurs dits directement affecteacutes agrave des trashy

vaux sous rayonnements

- 82 -

Le rem est leffet biologique de 12 g de radi-m 226 agrave un megravetre

pour les tissus exposeacutes pendant une heure

Outre la quantiteacute deacutenergie ceacutedeacutee agrave la matiegravere irradieacutee il faut

tenir compte aussi du temps neacutecessaire pour deacutelivrer cette eacutenershy

gie

Une mecircme dose provoque des effets moins graves si elle est eacutetaleacutee

dans le temps Si le temps est suffisamment long une dose mecircme

importante narrive jamais agrave provoquer des effets dits seuils

Les normes de seacutecuriteacute (ou) doses maximales admissibles sont resshy

pecteacutees si lon calcule agrave lavance le temps de travail maximal

en preacutesence du rayonnement

En prenant lheure comme uniteacute de temps on aura

mdash deacutebit dexposition = en Rh

mdash deacutebit de dose absorbeacutee = en radh

mdash deacutebit deacutequivalent de dose = en remh

EFFETS SUR LORGANISME DEFINITIONS DES LOUES

Dose Maximum Admissible cest la dose totale de radiation reccedilue par

un individu et jugeacutee incapable de causer des troubles appreacuteciables

au cours de lexistence Elle varie sil sagit de la seacutecuriteacute inshy

dividuelle dune petite ou dune large fraction de la population

Concentration Maximum Admissible Elle repreacutesente la concentration de

chaque radioeacuteleacutement dans leau et dans lair qui apregraves obtention

dun eacutetat deacutequilibre dans le corps de lindividu qui la ingeacutereacutee

ne donne pas une irradiation corporelle totale deacutepassant une vashy

leur de 03 rem par semaine dans lorgane critique (organe le plus

sensible agrave ce radioeacuteleacutement)

- 83 -

Officiellement la CMA dun radionucleide est lactiviteacute volumique

de ce radionucleide dans lair inhaleacute c dans leau de boisson

qui pour une inhalation ou une ingr -ion exclusive et continue

entraicircne leacutequivalent de dose maxi al admissible au niveau de

lorgane critique lorsque leacutequilibre est atteint ou apregraves cinshy

quante ans dans le cas de radioeacuteleacutements agrave peacuteriode effective longue

Leacutequivalent de dose est deacutefini pour les besoins de la protection

Cest le produit de la dose absorbeacutee par le facteur de qualiteacute

le facteur de distribution de dose et dautres facteurs adeacutequats

bull C H mdash C H -I I

UN Off

- C - C H -I I

OHOH

H C - C H - C H mdash C H -I I I I OHOH OH OH

CHmdashCH-CHmdashCHmdash i I I I bull OH OH OH OH

bullCHmdashCHmdashCHmdash OH- CHmdashCHmdashCHmdashCII- CHmdashCH=CHmdash 0 - + 1

bullC-

1 1 raquo II 1 1 II OH OH 0 O- OH O

Meacutecanisme proposeacute par H SCHERZ

iIV3~SITS LE E2CIT t 3 C C r i l

HT ESS SCIZICSS

U K - A S 3 E L L 3 H I

- bull bull -23 _ _ D E _ _ 3 A _ -icirc_sos

agrave 5- ^ ~ VF

Le Vico-yreacutesident de lUniversiteacute

Universiteacute de Droit dEacuteconomie et des Sciences

A I X - M A R S E I L L E III H - DUSSARDIc2

FACULTEacute des SCIENCES et TECHNIQUES 1raquo SAINT-JEROME Rue Henri Poincar 13397 MARSEILLE CEOEX 4

81raquo -

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Imprimeacute par le Bureau de Documentation

CENCADARACi1E

Page 26: ETUDE DE LA FORMATION DE L'ALDEHYDE MALONIQUE AU COURS DE

Temp uc +00

fifjll - Influence de la tempeacuterature d malonique radioformee

bullPremiere sirie de mesures bullDeuxiegraveme ceacuterie de mesures

irradiation sur la quantiteacute daldeacutehyde

i COC L- vla _ i W

bull-bull gt - - - U - U L i bull lt

bull bull bull - bull bull _ bull bull bull c r i o y -

-aitre iuml a u t a i t i l - i inu c r t a r t e

bull- v o v - i i r- - bull - -OJ-

L ara y x gte c bull re 3i t

i V----- r e Lrv- ij a bull_bullbull-

= -irT i v ie laquoa t i t v bull- -iv J pound -bull JCI1 e r a d i o f c r r v 5 - en

_ e t (bull - r pound oa - - - o- bullbull -o i or a r n b l e e = e e l --c

a - i i ^ ] - ampl -poundbullbulllaquo OLVOL rof i - t -o r a u c-noJIcirc t i o r J e deix

bull aa- - - t - c -

- -1 bull -e - e bull r eacute cdV-rac a j x j u M e Jiuniiii tC- a t t r i -

iil v agrave bullbull t a b i i ^oi-e t i e ia i - v hyror--i- e t re I C J h y d r o -

1 bull- i-j co u t -ox Je e a u CC-J l i a i s o n s r - e r n e t t r a i e n t

AIU j a r t l e t r a f e - t ci eacute no r e i t le 3 i r o l e ^ u i e s a c t i v eacute e s agrave l e a u

t_ r icirc amp i t r e j a r t une p a r t i e de l eacute r e r r i e r e ccedil u e s e r a i t a b n o r b eacute e

r l u ^ r r Jr tur ir

ltt r a n s f e r t agrave l e a u

r a d i o l y s e

rjj-t bullbull_bull agrave e s l i a i s o n s h y d r o g egrave n e

I ig12 - Influence de deux mois de conservation de glucose irradieacute sur le spectre en lumiegravere visibleapregraves reacuteaction avec lATB 1 - Tempeacuterature de conservation + 30degC 2 - Tempeacuterature de conservation 0degC 3 - Tempeacuterature de conservation - 40degC

DO

53

2

f

05 laquo

03- ^y

01-

1 10

1 3 0

H u m i d i t eacute (

fig-13 ~ Influence de lhumiditeacute du glucose sur la quantiteacute daldeacutehyde maIonique radioformeacutee

- 27 -

Les radicaux de leau pourraient eacutegalement particix-er agrave leffet

protecteur en donnant par recombinaison le glucose de deacutepart ou

on modifiant 1 eacutevolution des radicaux mis en jeu laquoans la formashy

tion de laldeacutehyde- Cot aspect sera eacutetudieacute ulteacuterieurement avec

le rocircle des OH-

mdash U effet activateur preacutepondeacuterant aux teneurs en eau eacuteleveacuteer

correspondant agrave ce que lon deacutesigne par effet secondaire et at-

trifcuable aux radicaux de leau hautement reacuteactifs

radiation V glucose raquobull aldeacutehyde nalonique + autres produits de radiolyse

[radicaux intermeacutediairesmdashaldeacutehyde malonique + autres produits de radiolyse

f - Influence des piegraveges agrave radicaux libres

Laddition de K Br supprime les radicaux OH de leau formeacutes en

cours dirradiation La teneur en aldeacutehyde malonique est alors

constante pour des teneurs en eau comprises entre 0 et 75

g - Influence de la structure cristalline du glucose

La structure cristalline du glucose irradieacute contrairement agrave ce

qui a eacuteteacute observeacute avec laciditeacute radioformeacutee Q53]ina pas dinflushy

ence sur la quantiteacute daldeacutehyde obtenue On peut penser que les

diffeacuterences observeacutees entre les formes anomecircres du glucose ou eacuteii-

tre les divers sucres isomegraveres lorsquon effectue les irradiations

agrave leacutetat solide sont effectivement dues agrave la steacutereacuteochimie relative

des groupements hydroxyle

h - Influence de la configuration anomeacuterique du glucose (fig 14-)

A leacutetat solide le glucose 3 conduit agrave un rendement radiolytique

16 fois supeacuterieur agrave celui du glucose commercial qui est constitueacute

principalement de forme a comme nous lavons veacuterifieacute par chromatoshy

graphic en phase gazeuse des deacuteriveacutes trimeacutetfaylsilyleacutes

532 Longueur donde nm

^ i n uo-nerl re ri- o - r u ie arit-- -i a iagraveocirchyie na loni rv i i iofcrraeacute

t i^coo 0

^

CH2OH

tfUgrave Cs-^mdasho

r ~- L CHOH

HO^C 3 amp H OH

D-G111CQSE

CHOH CH2OH

anomfere (3 bull X _4Bnm_ere o-

Mar Liair-2 isotopiques

Cec cxjl-rierces nous ont conduit agrave travailler dans des corciii-

ii re ot pas rigoureusement anhydres puisque les composeacutes -

-- - o-i livreacutee er solution aqueuse Mais avec 10 dhuiriditv

-i ours lapparence physique dune poudre et la figjre S bull

ratre ue le rocircle de ces 10 est faible sur les proportion

jeacutehyde malonique radioformeacute

le coiution de glucose marqueacute (Cj ou C s ) est incorporeacutee de fa-

] lus homogegravene possible agrave du glucose froid anhydre la teneur

eau finale est de 10 le meacutelange est ensuite irradieacute agrave 0 Er-

Apregraves dissolution distillation sous vide et purification par v-

tnatographie du complexe avec lATB les concentrations en aldeacutehv

ma]onique sont mesureacutees en moleslitre par colorimeacutetrie (D0- gt

du complexe ATB) en se reacutefeacuterant agrave une courbe eacutetalon les activit

deacutetermineacutees par scintillation sont exprimeacutees en coups par 10 m

al de solution Capregraves deacuteduction du bruit de fond)

- 30 -

[As (malon)l As (glu) J A

nb coups Lactiviteacute speacutecifique As Crnalon) = des eacutechantillons

nb de moles est pratiquement constante au cours des trois derniegraveres opeacuterations

le complexe eit donc suffisamment purifieacute-

Or deacutetermine eacutegalement lactiviteacute speacutecifique As (gluj du glucose A devrait repreacutesenter la fraction dal-

JA deacutehyde malonique provenant de lextreacutemiteacute du glucose marqueacute (1 ou 6)

Cependant nous lavons vu le glucose est le siegravege dune radiolyse

i terne par les particules de lisotope radioactif- De laldeacutehyde

malonique marqueacute est susceptible decirctre produit en quantiteacutes daushy

tant plus importantes que le stockage avant irradiation a eacuteteacute plus

long Il ne perturbe pas de faccedilon appreacuteciable la densiteacute optique

agrave 532 n-m- (le glucose marqueacute est en quantiteacute neacutegligeable) mais

augmente lactiviteacute et par suite lactiviteacute speacutecifique

Afin de calculer le terme correctif du glucose marqueacute est ajouteacute

agrave du glucose froid deacutejagrave irradieacute dans les mecircmes proportions et les

mecircmes conditions que preacuteceacutedemment Laldeacutehyde malonique radioforme

non marqueacute est utiliseacute ici comme entraicircneur et on mesure lactishy

viteacute speacutecifique du complexe purifieacute que lon rapporte toujours agrave

celle du glucose pour tenir compte des fluctuations de marquage

|As (malon)|

[ AE (glu) J = B B

bull Cest en fait la diffeacuterence A - B qui repreacutesente la fraction dalshy

deacutehyde malonique formeacute par irradiation provenant de lextreacutemiteacute

eacutetudieacutee de la moleacutecule de glucose

Les reacutesultats sont rapporteacutes dans les tableaux 1 et 2

On peut en conclure que lorsque le glucose est irradieacute agrave 3 eacutetat soshy

lide agrave la teneur en eau de TO semblable agrave celle de lamidon inshy

dustriel 23 de laldeacutehyde malonique sont issus de lextreacutemiteacute alshy

coolique et 13 de lextreacutemiteacute aldeacutehydique- Aux erreurs dexpeacuteshy

rience pregraves la somme des fractions corrigeacutees est eacutegale agrave 1

Tableau ndeg 1

Glucose J C B

Teacutemoi El rradieacute

Chrolaquoatograpnie Ndeg 1 2 3 i 5 1 P 3 k 5

Concentration de leacuteluat 365 k8 bulla 237 86 155 6 81 15 x 10 mml

1er comptage corrigeacute 597 596 5gt2 258 31it 5668 2336 3152 4950 coups10 m

2egraveme comptage corrigeacute 599 ^95 53 223 30H 5658 2259 2758 52t3 coups10 mn

Activiteacute speacutecifique 1 16 12ltt 12 111 362 365 389 389 328 x 10- coupe10 mnm

Activiteacute speacutecifique 2 161 103 12 9ltt 350 365 376 3raquo0 ii 9 x 1C- coups10 mnm

Rendement total 60 33 7 E 53 20 10 E

IV ne ugravet J ^rrcc lion

ionibrc do ^oupjiO mn tour 0 rj iicoce Jo deacutepart

A c t i v i t eacute opocircciiiiue on coupunio Lev 0 ru du ^lucoiio -k iucircparl -

A c t i v i t eacute speacutec i f ique moyenne do 1 a Lileacutehy malonique p u r i f i eacute (coupanolc 10 mu) raquo t o 9

Propor t ion As mal or

AJ g l u

l-ro

Ai rrjaJu

riv

Giucoije i-C

I r r a d i eacute

Chromatographie Ndeg 1 1

2 3 lt

Concentration de leluatl 118 95 91 pound60 IS1- 1 Iuml 50 bull

1er comptage corrigeacute

2vvfi -yr-iit--

ActiviU- C- i fi

Rendement l rtaj

Terme de correction - V7fclt-

Nombre de coups10 mn pour 01 ce de gluc ose de deacutepart 9 600

Activiteacute speacutecifique en coupsmole10 mn du glucose de deacutepart 21109

Activiteacute speacutecifique moyenne de laldeacutehyde malonique purifieacute Ccoupsmolo10 mn) 45109

As malon Proportion mdash raquo 214 As glu

Proportion corrigeacutee

As maloni As malon] glu I As glu

lt 000

gt010 9

16 9 10 9

- 25 -

La moleacutecule daldeacutehyde malonique contient donc toujours soit le

bullarbone 1 du glucose (dans 12 des cas) soit le carbone 6 (dans

icirc de cac) ce qui exclut leacuteventualiteacute de formation agrave partir

de atomes t3 ou ^^5 dailleurs peu probable car elle neacuteshy

cessite deux ruptures de la chaicircne carboneacutee

- Propositions de meacutecanismes

Leacutenergie de la radiation va entre autre exciter la moieacutecylo w

TUagrave la rupture- La reacuteaction corrneicera par la scission de Is Iilaquo

son la plus faible Nous discuterons plus loin les facteurs cor c

rationnels qui peuvent orienter cette coupure initiale On peut

proposer deux meacutecanismesi compte tenu de la double origine de la

deacutehyde nalonique

a - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute alcoolique

La rupture initiale de la liaison heacutemiumlaceacutetalique peut ecirctre e

visageacutee comme une scission conseacutecutive au deacutepart dun radin

H du carbone 1 cette eacutetape endothermique neacutecessite enviroi

92 kcal

H OH 0 OK

c bull c

a (CH0H)3 (CH0H)3

S s c i s s i o n

0 CH MJrad bull CH

CH OH CH 2 OH

I glucose II

La rupture de la liaison C 3 - C 4 (83 kcal) et le deacutepart dun H

du carbone 6 (99 kcal) neacutecessaires agrave la formation de laldeacutehyde

malonique peuvent ecirctre suivis de leacutetablissement dune double

liaison C=C (-egraveh kcal) Un des radicaux (III) obtenus est un

glycol allylique On pourra consideacuterer un radical comme une

espegravece deacuteficiente en eacutelectron donc stabiliseacutee par loxygegravene-

0

copy

1 a iiflicircryde inaj -ije

bull bullbullgt i i^ i torrvid iuiro ( I I ) cnbi- ecirc t r e conf i r

ijfe e ocircviucircoicirc-cc- au la iuml ia ra to i ri- _ igt5] i a c ide 5

iquucirc (VI)

- 3 -

O CH

C

(CHOH)

I H r ~ CH

I Ciyii

I I

0

b - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute aldeacutehyacirci^-jg

Le deacutepart dur hydroxyle OK neacutecessite jie eacutere celle de la rupture de la liaison C mdash O heacuteria

Lattaque en C a est susceptible de conduire agrave selon le processus suivant compeacutetitif du preacute^

H 0--

-C

H C ^ OH

(CHOH)

I CH

ad

O CHjOl c_oi

I VII

- amp -

Apres coupure C3 mdash C4 et reacutearrai pounderrciit (^ kcaiuml )

H OH ii

iC mdash OS

CKOE

0 Ci

CiiOK

VII

Ciijugrave

VIII

i-aldeacutehyde iralcnirje cet obiom r ar hyagraveroiv^c -io bullbull

du dosage en milieu acide

- mdash c

CHO

0-0-

CHO f

r-CKO

aldeacutehyde malonique

Remarque On peut envisager aussi daboutir agrave la forme eacutenolique de

lacetal daldeacutehyde malonique cependant leacutenergie neacutecesshy

saire est supeacuterieure (19 kcal)

- 39 -

H 0

i C

| 1 HC

J -CHOH

CHOIi

1

CH

CB^OH

Examinons agrave preacutesent comment ce5 icirc pothegraveses saccordent avt-j It-J

variations observeacutees de rendemen radidytique en fonction des

conditions dirradiation et des aracteacuteristiques du glucose

mdash La preacutesence doxygegravene nest y -bull neacutecessaire pour lexplicatio

des deux meacutecanismes elle nu pas non plus dinfluence sur la

quantiteacute daldeacutehyde malonique ruiioformeacutee-

mdash La constance du rendement radiolytique en fonction du deacutebit de

dose deacutecoule de lobservation preacuteceacutedente les pheacutenomegravenes de

diffusion gazeuse (0= par exemple) nintervenant pas

mdash Il est difficile de relier les variations en fonction de la temshy

peacuterature dirradiation aux hypothegraveses eacutenonceacutees Si certaines

eacutetapes sont endothermiques dautres produisent de leacutenergie et

le bilan global doit ecirctre sensiblement nul puisque la concentrashy

tion daldeacutehyde malonique reste la mecircme entre O^C et 8odegC Or

les meacutecanismes a et b sont endothermiques Il na pas eacuteteacute tenu

compte des eacutenergies de reacutesonance qui peuvent stabiliser certains

radicaux (allylique en particulier) ni du facteur entropique

De plus le couplage avec dautres reacuteactions se faisant sur laushy

tre moitieacute de la moleacutecule est susceptible dapporter une partie

de leacutenergie neacutecessaire

bull b orvi- or 1er f a ib l e s irvv iri

rrv c i a eXfo i i Un-- i

bull bull i i i la x uvvc ceux AcircQ l - a H

j-t J iecirc^oxygl jTOise ai iJe kl ucircri bull

bull_bull bull-bull riri e reacutejerlto i t rbr

gtil - c K ^ e r t j cur ie tcie- er

et t ai a i J i t io ie c ^e bullbull t cera

c- F L( raquogtpound-huxi-- raquo j bull -e ieiJ ^orif or-

i -rtiiej ont r eacute a c t i v e s avi-c Loorr

iil io ia-icirc lec o rb i t a l e Libres de^

a^ u c t raiwar t ir a r a l l egrave l u a avec la

i L bull - o^c r--^le alt f l u^e ^ouc-

i- bull-bull - bull riabullbull- f ac i l i t e - d ouve r tu re

i-- a r j bull i bull s i o n acircani - anonegravere B uc

-ic- ccriit e offot i jr rcr-ierrert

fii- -ltbull - ircrta

g bullltx

v

0 0 n

R

lti o ^ v ~rv

0 0 B

I

A C F sont reacuteactives B D E sont inertes [55]- Incorporeacutees da

un cycle agrave 6 centres At B C conduisent aux trois conformations

dun composeacute anomegravere amp dont 2 sont reacuteactives D et E corresponde

agrave une forme o non reacuteactiveraquo dautre part S ne peut repreacutesenter -

cycle pyranose

0 -o-

1 I

CHjOH

etegravese dne attaque sur le carbone en position 2 dans le

iiicircre b est confirmeacutee par la quantiteacute daldeacutehyde malonique

formeacutee dans le glucose le galactose et le mannose En ef-

la corfiguratior anomeacuteriaue de ces trois sucres est iden-

(fcrne bullgt largement preacutedominante) et on peut penser que la

--ipatier au premier meacutecanisme est semblable La position de

roxyie e imposeacutee par lencombrement de CH sOH est eacutequato-

pcr ie glucose et le galactose et axiale pour le marrose

ior poundeacutereacuteraiemeit plus labile Expeacuterimentalement le mannose

it i uicirce quantiteacute daldeacutehyde ma ionique supeacuterieure agrave celle

oacirce et au galactose

Sriverraquo les conformations preacutefeacutereacutees

Glucose

OH en 2 equatorial OH en 2 axial

Or

OH en 2 equatorial

- lto -

Extrapolation aux polymegraveres

Les rendements radioly tiques rapporteacutes comme luniteacute deacutenergie le

rad agrave 1 gramme de matiegravere irradieacutee de deux polymegraveres le maltose

et le maltotriose sont intermeacutediaires entre ceux des formeacutee raquo ot

S du glucose

Or la conformation de la liaison glycosidique est ogt dans les deux

polymegraveres celle du reacutesidu reacuteducteur est principalement 5 (veacuterishy

fieacutee pour le maltose par chromatographic caseuco des deacuteriveacute- trishy

meacute thy 1 silyleacutes) Il semblerait donc qo tous les groupements arhy-

droglucose sont sensibles agrave leffet primaire -uils soient initia

lerert libres ou inclus dans une chaicircne gluconidique Dailleurs

dune part les meacutecanismes proposeacutes plus haut ne mettent pas en jeu

le carbone dautre part la diffeacuterence de position de 1 hydro-

xyle en t dans le glucose et le galactose eut sans influence On

doit donc tendre pour lamylose au mecircme rendement que le glucose -gt

tableau 3

ciyni CcedilH2OH

S OH A OcircH

Types de polymerisations de lamidon

amylopectine

)H OH Glucose 3 I rcsidu

^

llltlH 2 reacutesiduraquo

Kaltoeriost 3 reacutesidus

CBjO

deg J

C H2deg

CH20H CHjOH a l l o a o laquo I t roae

CHO

CH20H r i b o s

g l u c o s e

CHO

VII o mannosfl

CH 20H CH 20H CH 20H CHjOH guloae idoso galuctose taloiraquo

x y l o e c CHjOH

l y x o s e

CHO

t CH2QH

tfrytbro se

CH20H t h r eacute o s t

h Cil 20H

a l d eacute h y d e g l y c eacute r i q u o

Configuration dos ALDCSi-

- i7 -

III - ETUDE DE Lbull EFFET OcircECOJJD SE

L eacutetuje de la formatior daldeacutehyde rca Ionique agrave partir de sucirclu-

io do flu cosy a --to rrotiveacute- ir lo fait que dans 1aridor irdusi-

rou 1 avjii Jit ue -juantit or neacutegligeable deau est vrais erb la io

rcrt ro^ onsable cor me dans bullbull glucose hydrateacute d ure partie de ce - bull

-oliiL- ISMre part u - caioiC avait eacuteteacute proposeacute r-ar J ~ he r

bull Tit ^oj j t il eacutetait inter-- ant do -eacuterifier ses hypothegraveses

Le poundj ucose cet irradieacute sauf speacutecification cor traire raquo sr s-gtlu-

lion aiueuse agrave la concentra tir de C M i tempeacuterature ordinaire bull-

bull reacute seiee dair ei r la dose bullbull C i Mr ad-

Les quantiteacutes daldeacuteh malonique formeacutees sont alors beo-cou

Lus importantes aue celles et rveacutees lorsque le glucose est irradieacute

bull- leacutetat sec Cette diffeacuterence s t due agrave la tajue des moleacutecules de

jeluteacute par les radicaux radioft -es de leau (effet secondaire)

- La radiolyse de leau

Le meacutecanisme de formatio des radicaux libres de leau est encore-

incertain Toutes les th lories partent cependant de la repreacutesenshy

tation suivante de lionis- lion

rad +

0 raquo- iiuml30 + e

Ces deux espegraveces peuvent se recoisbiner et provoquer la coupure de

la l iaison 0 mdash H

e + ^ 0 + ^ H + OH

ou reacuteagir sur l eau [55 agrave 57

e + H_0 - OH + H

H^O + ItjO ~ H a 0 + + OH

H30 + OH m- 21^0

e + Iuml^O ^ H + OH

Enfin les eacutelectrons peuvent ecirctre rapidement hydrateacutes ( 1 0 - 1 1 sec) [5S]

e raquo- e~ Therm raquobull e~ aq

- i(8 -

Les espegraveces initialesreacutesultant Je lionisation de leau sont

donc H OH e~ aq

Dans un second ter-ps -lles peuvent engendrer des espegraveces moleacutecushy

laires stables

IcircOH

-r OH

Lors d i r r a d i a - i o n i eai ire 1 hydrorvrnc rjcleacuteculaire e t l e erc

-yde ihydrc t e ^ r t i i p e r t rajidere t bull ne r eacute a c t i o n er chaicircne

__y agrave 60]

Hi + OH mdash HO - ii

H + IcircLO laquo- bull 0 + OH

H + ^degs ^deg

L preacutesence doxygegravene dissous de nouvelles espegraveces transitoires

ont forneacutees

H bull- 0 2 ^ H0 2

2H0 2 raquo-2iE02 + Craquo2 OH reacuteagit avec i^O maintenant en

OH + H ^ ^ H0 2 +^0 excegraves devant H^ [57

H + OK raquo- K_0 ]

Leau pure ou satureacutee doxygegravene irradieacutee conduit agrave dec intermeacute-

diaires qui en se recombinant restituent plus ou moins rapidement -

leau de deacutepart _

Lorsquune partie des radicaux OH est utiliseacutee pour reacuteagir avec ^

un soluteacute par exemple le glucose il y a accumulation de peroxyde S

dhydrogegravene -

i

- 9 -

1 i i 2 0 mdash H + Z OH

K K + 2 0 2 H 0 2

2 HO s - Kg0 3 + 0 2

2 pound plusmn j c o s e + 5 OH raquo p r o d u i t s de r a d i o l y s e

c ^ l u c o r - e + ^ H 0 + 0

La presence de peroxyde dhydrogegravene dans les solutions io r_ r

ou agraveaicircu 1urido humide ( jgt t) irradieacute a eacuteteacute er effet mcrtreacuteo

colcagraveneacutetrie [5S] Il ne provient pas du glucose- lui-mecircme r -

en trouve pas jar irradiation agrave leacutetat sec [59] [^0]

Irflueree des conditions dirradiation et des caracteacutericti -

a - influence de la dose et de la concentration

Lors des irradiations du glucose sec ruuz avons noteacute bullbullbull

quantiteacute daldeacutehyde malonique variait lineacuteairement ave bullbullbull

pari la dose dirradiation et la quantiteacute de produit irr--

dautre part-

Les caracteacuteristiques de leffet secondaire sont sensiblerie

diffeacuterentes (fig 15 et 16)

mdash Ainsi la concentration daldeacutehyde malonj icirci crnicircl i v ^

dose et tend vers une limite Aux fortes doses dirradiai c

et aux faibles concentrations de glucose on observe de

plus une deacutecroissance Ceci peut ecirctre imputeacute agrave la radiolc

de laldeacutehyde malonique ou agrave sa destruction par reacuteaction

secondaire avec un autre produit de radiolyse par exemple

aldeacutehyde malonique - raquoraquo hydroxy-alcoyl peroxyde mdash-^ acide maionicr-

En outre la formation daldeacutehyde malonique est indeacutependante

de la teneur initiale en glucose dans un certain domaine do

concentration On peut adopter pour expliquer ces variations

une hypothegravese voisine de celle de ALTMANN [61]

- 50 -

Dose (Krad)

ir 15 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde malonique agrave partir de solutions de glucose

M 1 - concentration initiale du glucose TcggF

M 2 - concentration initiale du glucose -7mdashbull 3 - concentration initiale du glucose

2D

- 51

c j CM [ C O

oj

02

10 r2 i6-i 21G1 [Glucose] mi

figlb - Influence de la concentration initiale en glucose sur la variation de la quantiteacute daldeacutehyde malonique radiofonnee (solution eau dis t i l leacutee dose 0 f5 Nrad)

o c lu

-bull M bull i f bull u - 1

r - a r - i - a w c bull 1- bull i -ni

dcc- J i r r a d i a t i o r

^ = i(UcircH k (Pbdquo ) (oH) d eacute d u i t de raquo- (lt) e t ( 3

o o r r s c Gi d u t r _ i t u

f a ~ t e u r de c c r v e r c i c r G It r e r d c n e j t e f o r n a t i o den aux Oli G 1 - D e t i c ue~- v a l o j r i u i t i a l e u du g l u c o s e e t de P

l e - r a d i c a u x d i j i a r a i s j e n t e C ~ 1 0 ocirc e c Donc

agraveOH

7 OH =

bullpoundbull ampC e t u GOH = OH ( k g l u 0 + kj P Q )

cr GOH

en r e m p l a ccedil a n t d a n s ^

dll k a G(OH)

ltD ~ k g l u 0 + k p P 0

( g l u ) on p o c e K = k a [G ( 0 H ) 1

k g l u Q + k P 0

9- ^ j j = K ( E l u ) = K ( c i u 0 - M)

- 5 -

(glu - M) = K M d H - d (8 l uo H) car gluc - constarte

= - A ducirc (eiu0 - K)

^ glu - H = C e c o

pour D=0 K=0 C=poundiu0

15- Cpoundiu0 - Hy = giuc (e gt

U M = gluc (1 - eK D)

la representation de cette fonction est donneacutee firre

La juartiteacute de produits radioforrceacutes donc daldeacutehyde maloniyue

ivor la dose puis tend vers une limite

Le- reacutesultats expeacuterimentaux sont plus complexes et aux fortec

plusmnoir lavons vu laldeacutehyde malonique est lui-mecircme deacutetruit

Un calcul semblable permet dexpliquer lindeacutependance viocirc~agrave-

de la concentration initiale de glucose

par deacutefinition on peut eacutecrire

i amp r I u l icirc k bull (G OH) 1 dH

k1 elubdquo + le P

dapregraves 8

k G (OH) 6 GM = S i uo G M = rendement de

k glu0 + kp P 0 formation de

17- agrave - -Jpound-L_ bull _Ji_ipound G H k G(OH) k glu0 G(OH)

Lorsque gluQ ^ P Q GM est indeacutependant de la concentration en

glucose

Cest le pheacuterioegravene important traduit par la courbe theacuteorique figu

et observeacute expeacuterimentalement figure 16

G i j 0

Dose

f i r - - Repreacutesenta t ion graphique de M = J 1U 0 (1 - e~ )

Glo 0 laquop Glu 0 gtP 0

fig T8 - Representation graphique de J_ k 1 kp Po gH gTOcircET (en fonction de la concentration en glucose)

k iTOcircST + k glu0

- gt -

I l faut orf i otor ro l e ra ort r^-U-hy it- ma i oni-jue radifucircrir

lt- io t-ilaquobull-bull i rr iitgt -bullbullbull ru i r --lArab L lt-ltt laquoari a gt oree

r ^ t i c bullbull f~-bull OJ-o aug^ei i c i i ^ - t -- l nvu- v irL- f a i t

bullbull bull bull L r jr t M - i - ra o^^ av-- le r - 1 -

ni bull i- rcrt v J 3 rt i ~i l i ocirc rerre CH

ave- JI k ie 16 CH M - 1 2 c 1

Lour ad ii tier avs irra-Jiatio di iie la -j-uajLiiI- daldeacutehyde ma-

loni jue (fie- ^ ) ampJ- revanche lef fc t est iwcroocirc apregraves saturashy

tion dec solutions par le p rot oxyde dazote bdquoG qui induit la forshy

mation dec radicaux OH agrave partir des eacutelectrons aqueux (fig 22)

e aq + iumli20 raquo- K 3 + 011 k = 86 1Q 3 M1 sec 1 [63]

Lespegravece reacuteactive de 1eau responsable de la formation de 1AH

es donc bien le radical OH

- 5 -

fig 19 - Influence de la concentration en glucose sur le nombre de moles dAM radioformeacutees par moleacutecule de glucose-

- 56 -

i

j

532 1

i O a 1

i 20 bull

1 i

10 lt

i

^y 2 4 6 8 10 12 Pil

fig 20 - Influence du pH dirradiaiumliOiumli sur la formation daldeacutehyde aaloiugraveque laquo (solution molaire de glucose dose 2 Hrad)

tPieges agrave OH] m

fig 21 - Influence de la concentration de divers piegraveges P -iia libres sur la formation daldeacutehyde malonique -~u - -s - lirradiation Y du glucose en solution -olcire

1 - CH3 CH OH

2 - CCH) CE OH

3 - K Br

60 -

- 5 mdash 1

51er-

f iCcedil 22 - Evol^t io le -I-ilv^- ial^1i c x ucircaii1 ormeumlegrave ^onct ion de la conceji trat icirccr uc ^IUCQJU OU preacutesence de

mdash 1 - KbdquoQ

mdash 2 - Teacutemoin eau distilleacutee

mdash 2 - CK3 CH OK

- 61 -

kcrarrie Le r a d i c a l OH ea t connu pour ecirc t r e un pu issan t cxyia

r eacute a c t i o n avec KMn04 e s t pa r exemple l a s eu l e oj i l J

j o r t orrre ur r eacuteduc teur - Dune jjianiere geacuteneacute ra l e i l

s u s c e p t i b l e d a r r a c h e r un hydrogegravene

H K

I ^ I R C mdash 0 mdash K ^ O H raquo - H C f R mdash C C

I ^ I R fi

E rrilie busiq-je i l e s t deacutecoEposj e t le r a d i c a l C

possegravede des p r o p r i eacute t eacute s semblables

OH OH mdash HjO + 0

K K

I ~ ^ _ R mdash C mdash 0 mdash H ltdeggt0 R mdash C mdash 0 + vil

I ~ I R R

R R

I I O H + S mdash C OH R mdash C mdash 0 + K_

I

- Marquages isotopiques

A une solution 5 10 M de glucoso pH 1 1 satureacutee doxygegravene esz a c

teacutee une faible quantiteacute de ce sucre marqueacute au 1 4 C en position Cx

ou C s

Apregraves irradiation (5 Mradi 130 kradh) laldeacutehyde malonique est

seacutepareacute comme preacuteceacutedemmentraquo Les purifications du complexe ave 1 bull

sont effectueacutees par cristallisations successives dans leau et par

chromatographic de partage sur colonne de cellulose Lactiviteacute

speacutecifique eacutetant constante au cours de 5 opeacuterations on estime que

le complexe est suffisamment purifieacute

Glucose rrgtaroieacute on p o s i t i o n

11deg c r i s t a l ltdeg c r i s t a l - ^ 0 u r i i U a l i c c r i s t a l icirc e l u a t chrc-

i - a l ( n o i e s ) i bull 0 mdash - Q- V 10 - 5 10 _ - 0 06 10-

A t i v i t eacute t o t a l e VL- 0 s i Mi tes

10 o i 1 C S i j 10- J 0 1 0 t is- 10 e

- i v i t ocirc s p eacute - i - i 21 10

0 1 ) h

jucircoitioi ugrave

bull - i m a l I n o l e ocirc ) 1 1 8 E io-= 115 1 0 - 6 03igt 1 0 0187 10 - 0 05^ 1 0 _

gtbullbullbull ivitiuml t o t a l e o rs 10 minutes

o- bull5 10= i 10 s idj 1 0 - e10 10-

- icirc i v i t eacute speacute = i -3V o 1 0 iK 10 1 c iraquo 1 0 1 0 ltt 1 0 1 0

b 1 0 1 0

i ----is~iumlrt - S bull - - bull bull - -JIuml l ^ 1 5lt

La r a d i c l y s e i n t e r n e e j t i c i neacute^IigeaLiO levant c o l l e p rodui te r-ar

le rayonnement car l a juantivl- Jali-Shv-Jc- ralor i ^ e ferrreacutee ir

i r r a d i a t i o n 7 e s t t r egrave s s^ i icirc r i eure gt e ucirc p glucose j e

Les bull amprOto rer-reacute^prrTit rraio-iq^e contenant l e carbone rcarqueacute -n-t bullbullbull-i- - - LJvemert de 8 igt e t

10 icircioir 1^ -lLiBaiiumles a ldeacutehydiqje e t a l c o o l i q u e

P ropos i t i ons de ae--ajd^mea

ues meca-Jpoundr5 voa r -_-

i-i-jpound lt--v-2- -Liri T L

v l a i t que- l-Mg-^t ^ t i

viuml-ovoja^ pour l a r a d i o l y s e en mi l ieu

-bullelle en s o l u t i o n en tenant compte

r a d i c a l -OH de l e a u

- 63 -

On peut concevoir que lattaque du radical OH conduise agrave

chement de H- sur lhydroxyde du carbone t

H OH

Y CHOE I CKOH

I HCO^K iO

CK OH

1

H OH -C I CHOH I CHOH

HCO I

mdashCH I CJLOH

II

Le rearrangement du radical II aboutit apregraves rupture de la

C mdash C au composeacute III

H OH

-V CHOH

H C amp + 7 kcal

mdash-c

I CHOH i CHOH

CHjOH II CHCK III

te composeacute III peut ensuite eacutevoluer agraveampns deux voice digegravere1

H ^0

I

a - Hydrolyse de la liaison aceacutetalique

CHO

CHOH

__ CHOE CHOK

COM

CEO

CKOH

CE OH

IV

l

H OH C

_ II

v- 2 C bullbull=lt-

Laiiic - i et cr suite rOcej^aire dc

-ur ie carl-o-e c du r a d i c a l V c e t t e

j i t d i rec te-re c o i t ar i i t e r n eacute -

cc

c

CHC

ci-

ildeacutehyde r-aicrirje

rc conditions expeacuterimentales to de laldeacutehyde ralonique sont

i icr-eacutes i partir de lextreacutemiteacute aideacutehydique

Counure horolytiaus de la liaison acetaliccedilue

Le radical III pourrait aussi conduire apregraves coupure horcolytique

de la liaison C mdash 0 heacuteniaceacutetalique sercolable agrave celle postuleacutee en

rrilieu solide s la forme eacutenolique de laldeacutehyde nialonique

K 0)

l c I

CHC i I CHOK CKO

CKO

omdash-mdashOH

CE OH

III

8h kcal CH I CKOE

- 6J -

CHO CHO

I I bullCHOK laquo- CH

f 1 ltCHOli CKOH

XII XIII

lit-rai responsable de la formation ugrave partir de bullbullbull-

rLi al tccli ie I riucose de seulement 0 de laldeacutehyde- r-~

Or p e t er effet penser quen milieu liquide bullbull

r aux pi extrecircmes lhydrolyse est plus facile

la -jeupure horr-dy tique

biccussion

Le-iuml variations de la concentration en aldeacutehyde mala ni que ob^t rv----

en fonction de la dose dirradiation et de la concentration e -

bullcse sert compatibles avec tout node daction indirecte

Lee effets de xalcooi du bromure de potassium et du protoxy-i--

d --ote ronf irment i attaque initiale des radicaux OH

linfluence de loxygegravene est nulle et ce gaz nest pas impliqueacute

dans lexplication des rcecanisres

I] est difficile de comparer les rendements raaiulj tidies du glushy

cose du mannose et du galactose les pourcentages relatifs dej

formes or et 9 eacutetant diffeacuterents en solution dans leau

En milieu basique la stabilisation de la forme eacutenolique de lalshy

deacutehyde malonique peut expliquer le rocircle favorisant dune eacuteleacutevation

de pH

En conclusion les meacutecanismes proposeacutes ici sont assez diffeacuterents

de ceux deacutecrits par Scherz Nos reacutesultats expeacuterimentaux ont montreacute

en effet que dans les conditions dirradiation utiliseacutees (solution

dilueacutee pH eacuteleveacute) laldeacutehyde malonique provenait contrairement agrave

lhypothegravese de cet auteur principalement de lextreacutemiteacute aldeacutehydique

du glucose

- CC -

- Extrapolation aux polymegraveres supericirz (fipound- 2)

La comparaison des re demets Ju glucose du rraltose et du maltti-

trio^e net e eacutevidence le roio Au r^rb^nc i

Lorsc- roi -vi o-t xrri li ]eacute in la lai^oi pound lycos i il j e il ny

a plu s pe_- it i 11 teacute d at tu e r ar 1er r in aux Li je eau corrt-

il est oslieacute dans les meacutecanisme- deacutecrits r 1J- ha-it

Seul lej cyles A correspondant bull 1 ex i reacuterri teacute rcr reacute iuc t ri -e

chaicircre irrite cdiraieit i laldeacutehyde rralcri pjc (ne hydre lye

de la liaison jlycosidique serait neacutecessaire) Jre f ra bull tio Je r

dicaux CH Je leau part ici erai t r le y-le E C - d autr-s

reacuteactions et eraii or censeacute ueje LIA Li lisat le - ia [reduction

daldeacutehyde rraionisue -iui deacutecroicirctrait e fonctic de la lorQuer

la chaicircre

Jre extrapolation ugrave 1 any lose condi t ugrave admet tre vc leffet bull-bull

condaire serait donc neacutegligeable Ceci cat en accord avec les reacuteshy

sultats obtenus sur lamidon irradieacute agrave leacutetat solide pour lequel

les concentrations agravealdeacutehyde malonique r augmentent pas aux forshy

tes humiditeacutes contrairement agrave ce que lon pourrait attendre de

1effet secondaire

Dans 1isomaltose les carbones 4 des deux cycles sont libres et

rien nempecircche quapregraves hydrolyse ils participent tous deux agrave la

formation daldeacutehyde malonique cest ce quon observe en effet

expeacuterimentalement

67

fig- 23 - Irradiation du glucose et de ses polymegraveres en milieu liquide agrave diffeacuterents pH

1 - glucose

2 - maltose

5 - maltotriose-

oi^h^-uirifmdash

te rr--t lti J u b i

i _a JOI-bull i bullbull l-it-hyis rraiori _bull = oer est ajouta -J volume

A_-ide d thiobarbiturique 072 g

Acide trichloracitique 1 y g

1^0 QSP 100 ml agrave 20degC

Arregravef chauffage agrave 6CdegC pendant 60 irn le meacutelarge est refroidi et

lu densiteacute optique agrave j32 rn est lue agrave laide dun spectrophoto-

mttre Optica CFt R

EVAPORATION DE LALDEHYDE MALOKIQUE

Laldeacutehyde malorique est seacutepareacute ainsi que tous les produits de

radiolyse volatils par evaporation sous vide agrave ^ucircdegC et piegeage

agrave -TS6degC (fig 26)

La solution est preacutealablement acidifieacutee par 2 ml HCL

- 69 -

qgSTALLISAilOi DU COMPLEXE

Le- -urj IP-XC ATB-AM r eacute c i i t e c o u s ic r rce -le p a i l l e t t e s d eacute c

^J^-L uprucirc i a c i d i f i c a t i o n (HCL lt m l e t r e f r o i d i s s e r c e r t -ie

bull-iorr a r j e - j r c ^ I i e s t e n s u i t e f i l t r eacute s u r v e r r e f r i t t e H C t

JHtfCKATUuiiAiiilE

J bullbull 2- bull bull bullbullbull bull i Uo- a o i i U icirc L O _oro i c r e

bull i a v bullbullbull 1 bullbull c e- f i non a r t i bull J I O ^ s e n t eacute l i - i n eacute e s

icirc-e a v-- bull 1- i e u i a -bull= gt r J e deacute - a r t a t i c

c u i -bull--- lt iy irp l e x t- bdquo o n t a_L xiquCC-r ^ ic-

bullie taille aj ro rieacuteo aux quantiteacutes agrave purifier Un lavage gt

i iric I AT5 te lCA ei egttc-G et diverc produits de raJic

Le Oi ugte ~Lt ensuite -JluC par u ir-eacute lange ea - ampiumltce

mdash mdash Par compteurs type GEIGER KULLER les solutions ( C C bull=

iz eacutevarcreacutees agrave laide ciun eacute iradicircaeur sur des coupelle i -

niriurr Ces d e m i Ore dont introduites dans lappareil e bullbull

tauje ett automatique

Par scintillation liquide Apregraves oxydation dans un four agrave catiy

le C0 marqueacute est recueilli dans pound0 ml du meacutelange suivant (fir bull

Pour un litre

220 mi dalcool meacutethylique (solvant)

330 ml de pheacutenyl-eacutethyl-amine (fixateur de C0 S)

fOO ml de toluegravene (scintillateur primaire)

7 g de Butyl PBD (scintillateur secondaire)

pu ml deau (solvant)

Lactiviteacute est mesureacutee par scintillateur liquide

PREPARATION DALDEHYDE MALONIQUE POUR ETUDE EN LUMIERE UV

Laldeacutehyde malonique teacutemoin est preacutepareacute par hydrolyse acide du bis-

dimeacutethylaceacutetal du commerce (10 ml de solution molaire dacetal

2 ml HCl concentreacute chauffage agrave 30degC pendant 60 mn) (fig 24 - 25)

- 70

fig Zh - Influence de la concentration en acide sur lhydrolyse du bis-dimeacutethyl aceacutetal de laldeacutehyde malonique (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique agrave 267 ira)

- 71 -

fig- 25 - Influence du temps de chauffage agrave 600 sur la formation daldeacutehyde malonique par hydrolyse acide du bis-dimeacutethyl-aceacutetal (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique

267 ara)

ro c IUgrave-U -iu bull c a lt-T ur e^ ^Oucircte-bullbull-- bull - UL Zul i o bull bull bull

To IOiit agtregraves chauffage i^^C agrave I ocirctuve ^ojjj^^i i h e a r e r

ADUIIIC -ii- x-^r

t i l e e s t oifLCicircueacutee j ^ r

a) lyoLhplusmnlXLnzij bull icirc- ^ e l a ^ e tie icjij de ] lii-oae e t do KBr

t J -lplusmnlirO JX ougt2rcs

- 73 -

DIFFERENTES FORMES CRISTALLINES DE GLUCOSE

Glucose du commerce (Prolabo) anhydre ou monohydrate

Sirop de glucose eacutevaporeacute sous vide (20 mrr Hg 30degC) agrave laide dun

rotavapor Biiumlchi ou dans un dessicateur en preacutesence de P_Ofl

Glucose lyophiliseacute agrave laide dun appareil Sogev type Subii-i

CHROMATOGRAPHIES GLC

Preacuteparation des deacuteriveacutes trimeacutethylsiJyleacutes Le sucre J5 mg) est

dissous dans 1 ml de N N dimethyl formamide qui a our proprieacuteteacute

nous lavons veacuterifieacute de conserver la configuratio anomerique La

silylation est reacutealiseacutee par 1 ml de N 0- bis-tri-ieacutethyl-silyl-

trifluoro-aceacutetamide O de trimeacutethyl chlorosila _e) Le deacuteriveacute obshy

tenu est susceptible decirctre chrouatographieacute en aase gazeuse

Chromatographie La chromatographie est effectue sur colonne SE 30

(2 m 18 de pouce) par eacutelution isotherme (c onne 200degC injecteur

250degC deacutetecteur 250degC) agrave laide dun chrom ographe F 30 Ferkin

Elmer

pH DIRRADIATION

lgtc TgtH -cyous sont nxeacutes par des tampon phospnate 05 M et les

pH extrecircmes sont obtenus par addition e soude ou dacide chlorhyshy

drique -

NOTA Le pH varie tregraves peu (lt 1 pIT en cours dirradiation dans

ces conditions

Vide primaire Coton de virra

Azote

liquide

(-1B0raquo Ciuml-

f

riuml 11

sp

l i Soj-ution U C - Glucose _ -

Agitateur bullbullgnetiqua

MEGE I I PIEGE 2

fig-26 - Meacutethode dextraction sous pression reacuteduite des deacuteriveacutes volatils scheacutema de principe

- TJ -

agrave Mlaquoraquoi|tugtl control (-were)

D D

f i g 28 - Meacutethode doxydation des composes marqueacutes ( intertechnique S A I l l bullcheacutema de principe)

- 76 -

CONCLUSION

Au cours de ce travail nous avons vu que laldeacutehyae malonique

Dcuvait ecirctre formeacute directement par irradiation du glucose sec ou par

1intermeacutediaire des radicaux de leau lorsque cette derniegravere eacutetait

preacutesente

Les meacutecanismes reacuteactionnels que nous avons proposeacutes ne sont sans

doute pas la traduction exacte de la reacutealiteacute mais ont lavantage decirctre

en accord avec les reacutesultats expeacuterimentaux

Leffet direct conduit agrave une production daldeacutehyde malonique proshy

portionnelle agrave la dose indeacutependante du deacutebit de dose de la temshy

peacuterature dans un vaste domaine de la preacutesence doxygegravene et de

leacutetat cristallin du glucose En revanche la teneur en eau et la

forme anomeacuterique du glucose jouent un rocircle important Par marquage

isotopique on a pu montrer que les deux extreacutemiteacutes de la moleacutecule

du glucose participent agrave la formation de laldeacutehyde malonique

Lextrapolation aux polymegraveres lineacuteaires (maltose maltotriose) met

en eacutevidence lindeacutependance du rendement de radiolyse vis-agrave-vis de

la liaison a 1 - 4 et permet de penser quil tend vers celui du

6 I ^ u i i c ugraveo110 i camelo te

Leffet indirect est lieacute agrave laction des radicaux OH de leau Il

se manifeste lorsque le glucose est irradieacute agrave leacutetat suffisamment

hydrateacute ou en solution Dans ce dernier cas et en accord avec la

theacuteorie geacuteneacuterale la concentration daldeacutehyde malonique est indeacute-

peacuteiiugravecujLt de la concentration en glucose dans une large mesure et

ne varie pas proportionnellement agrave la dose Loxygegravene est sans inshy

fluence notable mais on observe une forte activation aux pH eacuteleshy

veacutes Lutilisation de 1 4 C a permis dattribuer agrave lextreacutemiteacute aldeacute-

hydique du glucose lorigine de la plus grande partie de laldeacutehyde

malonique La polymeacuterisation du glucose par liaison 01-4 entraicircne

une diminution du rendement radiolytique Ainsi leffet indirect seshy

rait neacutegligeable dans lamylose

- 77 -

Il serait inteacuteressant pour continuer ce travail dextrapoler DX

polymegraveres plus eacuteleveacutes en utilisant divers polyholosides obtenu t ajregrave

hydrolyse meacutenageacutee de lamidon par chromatographie sur biogel jampr

exemple

Quoiquil en soit on a pu mettre en eacutevidence agrave propos de la forshy

mation daldeacutehyde malonique des diffeacuterences de comportement di rlucjo

vis-agrave-vis du rayonnement ionisant selon ou il est libre ou irccrrcr-icirc-

dans une chaicircne glycosidique Ceci incline agrave la prudence danc 1-JZ-J~

polation au polymegravere des reacutesultats trouveacutes sur un monomegravere

- 78 -

ANNEXE

Nous rappelons ici les uniteacutes utiliseacutees en radioactiviteacute et

nous indiquons leurs eacutequivalents biologiques geacuteneacuteralement fondeacutes

sur les effets que produisent les radiations ionisantes dans lorshy

ganisme

On trouvera les mesures pratiques fort bien deacutecrites dans la

thegravese de Monsieur Jean MORRE deacutejagrave citeacute

- 79 -

UNITE DACTIVITE

Le curie (Ci) Le curie caracteacuterise la source eacutemettrice

La masse de radioeacuteleacutement pour une activiteacute de 1 curie est tregraves

variable

mdash 3 tonnes duraniur 3S

mdash 09 rg de cobalt 60

mdash ^3 microgrammes dor 198-

Ceacutetait dabord lactiviteacute de 1 gramme de radium- Officiellement

cest la quantiteacute de tout radioeacuteleacutement dans lequel le nombre de

deacutesinteacutegrations est de

37 x 1 0 1 0 par seconde

Lactiviteacute massique ou speacutecifique est lactiviteacute par uniteacute de

masse dune substance consideacutereacutee Elle sexprime en curiegramme

ou en ses sous-multiples

UKITE DEXPOSITION OU DE DOSE EMISE

Le roentgen (R) Il caracteacuterise un faisceau de rayons X par ionisation

provoqueacutee dans 1air

On mesure ici la charge eacutelectrique transporteacutee

1 R = 2083 x 10 9 paires dions par croa dair

1 R = 16 x 101 paires dions pa granirc d air

1 R = t Ues cm3 dair = 770 Ues gramme dair

1 R = 677 r 10 e MeVcm3 dair standard

1 R = 0838 rad

1 R = 524 x 10 7 MeVg d a i r = 52 x 1 0 1 3 eVg d a i r

1 R = 0107 ergcm 3 d a i r = 869 e rg g d a i r

1 R = 93 e r g g d eau ou de t i s s u s v i v a n t s

- 80 -

UNITE DE DOSE ABSORBEE

Le rad Internatic nalement 09^3) raquo c est luniteacute de dose absorbeacutee-

Elle est fonction des caracteacuteristiques du champ de radiation o~

point consideacutereacute et de la composition eacuteleacutementaire do la natiegraverishy

en ce point

Elle est eacutegale agrave une eacutenergie diviseacutee r-ar une ira se

Indeacutependamment du temps passeacute agrave ceacuteder leacutenergie

1 rad = 100 t g de matiegravere quelconque irradieacutee

s 01 joule par kilogramme

La valeur du rad est sensiblement eacutegale agrave leacutenergie libss-bull- bull_--

de leau (ou des tissus mous irradieacutes) par an faisceau io r-yz X

tel que lexposition soit de roentgen

On peut se servir du rad avec des rayons X gamma neutre bull-bull-

trons protons

Remarques A une exposition de 1 roentgen correspond ure dose

absoijeacutee de

mdash 0869 rad dans lair

mdash 09S rad dans les tissus mous

mdash 08 agrave 097 rad dans leau pour des rayonnement

deacutenergie comprise entre 10 keV et 3 HeV

Si une chambre dionisation a donneacute pour des photons deacutenergie

infeacuterieure agrave 3 WeV agrave un certain endroit dans lair une exshy

position de 1 roentgen le corps humain agrave la mecircrce place receshy

vrait 096 rad

ME5DRES BIOLOGIQUES

Le LET (Linear Energy Transfert) 1 keVmicron deacutecrit leacutenergie

deacutepenseacutee drns les tissus en fonction de la longueur du parcours

LEBR (Efficaciteacute Biologique Relative) = I rayon X de 250 keV

dionisation speacutecifique de 100 paires dions par micron deau ou

de tissue Cest une ionisation speacutecifique-

- 81 -

Le REM (Radiological Equivalent Man) = effet biologique ducirc agrave

labsorption de 1 roentgen de rayons X ou gamma

Un rem = 1 rad X EBR

= EBR e rSEcirc d e tissus

Mesure indispensable agrave leacutetude de certains paramegravetres telles la

radiosensibiliteacute cer luniteacute pratique utiliseacutee pour les vashy

leurs de radiorrotec t _-i

Si lon connaicirct la dose absorbeacutee on peut passer acirc la notion

deacutequivalent de ucirczr2 en pondeacuterant la valeur trouveacutee par un facteur

exprimant le risque relatif correspondant agrave la qualiteacute du rayonshy

nement

Cest le facteur de qualiteacute FQ relieacute agrave la densiteacute des pheacutenomegravenes

eacuteleacutementaires dionisation et dexcitation au voisinage du parcours

de la particule chargeacutee

REM = RAD X FQ

Le rem correspond au risque encouru par un organisme huma_n ayant

reccedilu une dose de 1 rad de rayons X ou gamma

PRINCIPALES VALEURS DE FQ

Rayonnements FQ

X gamma 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale gt 003 HeV 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale lt 003 MeV 17

Neutrons thermiques 3

Particules infinies naturelles protons de faible eacutenergie neutrons rapides 20

Noyaux lourds de recul fragment de fission 20

Une personne soumise pendant un an agrave un flux de neutrons thermishy

ques de 700 Ncm asec recevrait un eacutequivalent de dose de 5 rem

laquelle est la dose annuelle maximale admissible fixeacutee pour la

cateacutegorie de travailleurs dits directement affecteacutes agrave des trashy

vaux sous rayonnements

- 82 -

Le rem est leffet biologique de 12 g de radi-m 226 agrave un megravetre

pour les tissus exposeacutes pendant une heure

Outre la quantiteacute deacutenergie ceacutedeacutee agrave la matiegravere irradieacutee il faut

tenir compte aussi du temps neacutecessaire pour deacutelivrer cette eacutenershy

gie

Une mecircme dose provoque des effets moins graves si elle est eacutetaleacutee

dans le temps Si le temps est suffisamment long une dose mecircme

importante narrive jamais agrave provoquer des effets dits seuils

Les normes de seacutecuriteacute (ou) doses maximales admissibles sont resshy

pecteacutees si lon calcule agrave lavance le temps de travail maximal

en preacutesence du rayonnement

En prenant lheure comme uniteacute de temps on aura

mdash deacutebit dexposition = en Rh

mdash deacutebit de dose absorbeacutee = en radh

mdash deacutebit deacutequivalent de dose = en remh

EFFETS SUR LORGANISME DEFINITIONS DES LOUES

Dose Maximum Admissible cest la dose totale de radiation reccedilue par

un individu et jugeacutee incapable de causer des troubles appreacuteciables

au cours de lexistence Elle varie sil sagit de la seacutecuriteacute inshy

dividuelle dune petite ou dune large fraction de la population

Concentration Maximum Admissible Elle repreacutesente la concentration de

chaque radioeacuteleacutement dans leau et dans lair qui apregraves obtention

dun eacutetat deacutequilibre dans le corps de lindividu qui la ingeacutereacutee

ne donne pas une irradiation corporelle totale deacutepassant une vashy

leur de 03 rem par semaine dans lorgane critique (organe le plus

sensible agrave ce radioeacuteleacutement)

- 83 -

Officiellement la CMA dun radionucleide est lactiviteacute volumique

de ce radionucleide dans lair inhaleacute c dans leau de boisson

qui pour une inhalation ou une ingr -ion exclusive et continue

entraicircne leacutequivalent de dose maxi al admissible au niveau de

lorgane critique lorsque leacutequilibre est atteint ou apregraves cinshy

quante ans dans le cas de radioeacuteleacutements agrave peacuteriode effective longue

Leacutequivalent de dose est deacutefini pour les besoins de la protection

Cest le produit de la dose absorbeacutee par le facteur de qualiteacute

le facteur de distribution de dose et dautres facteurs adeacutequats

bull C H mdash C H -I I

UN Off

- C - C H -I I

OHOH

H C - C H - C H mdash C H -I I I I OHOH OH OH

CHmdashCH-CHmdashCHmdash i I I I bull OH OH OH OH

bullCHmdashCHmdashCHmdash OH- CHmdashCHmdashCHmdashCII- CHmdashCH=CHmdash 0 - + 1

bullC-

1 1 raquo II 1 1 II OH OH 0 O- OH O

Meacutecanisme proposeacute par H SCHERZ

iIV3~SITS LE E2CIT t 3 C C r i l

HT ESS SCIZICSS

U K - A S 3 E L L 3 H I

- bull bull -23 _ _ D E _ _ 3 A _ -icirc_sos

agrave 5- ^ ~ VF

Le Vico-yreacutesident de lUniversiteacute

Universiteacute de Droit dEacuteconomie et des Sciences

A I X - M A R S E I L L E III H - DUSSARDIc2

FACULTEacute des SCIENCES et TECHNIQUES 1raquo SAINT-JEROME Rue Henri Poincar 13397 MARSEILLE CEOEX 4

81raquo -

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Imprimeacute par le Bureau de Documentation

CENCADARACi1E

Page 27: ETUDE DE LA FORMATION DE L'ALDEHYDE MALONIQUE AU COURS DE

i COC L- vla _ i W

bull-bull gt - - - U - U L i bull lt

bull bull bull - bull bull _ bull bull bull c r i o y -

-aitre iuml a u t a i t i l - i inu c r t a r t e

bull- v o v - i i r- - bull - -OJ-

L ara y x gte c bull re 3i t

i V----- r e Lrv- ij a bull_bullbull-

= -irT i v ie laquoa t i t v bull- -iv J pound -bull JCI1 e r a d i o f c r r v 5 - en

_ e t (bull - r pound oa - - - o- bullbull -o i or a r n b l e e = e e l --c

a - i i ^ ] - ampl -poundbullbulllaquo OLVOL rof i - t -o r a u c-noJIcirc t i o r J e deix

bull aa- - - t - c -

- -1 bull -e - e bull r eacute cdV-rac a j x j u M e Jiuniiii tC- a t t r i -

iil v agrave bullbull t a b i i ^oi-e t i e ia i - v hyror--i- e t re I C J h y d r o -

1 bull- i-j co u t -ox Je e a u CC-J l i a i s o n s r - e r n e t t r a i e n t

AIU j a r t l e t r a f e - t ci eacute no r e i t le 3 i r o l e ^ u i e s a c t i v eacute e s agrave l e a u

t_ r icirc amp i t r e j a r t une p a r t i e de l eacute r e r r i e r e ccedil u e s e r a i t a b n o r b eacute e

r l u ^ r r Jr tur ir

ltt r a n s f e r t agrave l e a u

r a d i o l y s e

rjj-t bullbull_bull agrave e s l i a i s o n s h y d r o g egrave n e

I ig12 - Influence de deux mois de conservation de glucose irradieacute sur le spectre en lumiegravere visibleapregraves reacuteaction avec lATB 1 - Tempeacuterature de conservation + 30degC 2 - Tempeacuterature de conservation 0degC 3 - Tempeacuterature de conservation - 40degC

DO

53

2

f

05 laquo

03- ^y

01-

1 10

1 3 0

H u m i d i t eacute (

fig-13 ~ Influence de lhumiditeacute du glucose sur la quantiteacute daldeacutehyde maIonique radioformeacutee

- 27 -

Les radicaux de leau pourraient eacutegalement particix-er agrave leffet

protecteur en donnant par recombinaison le glucose de deacutepart ou

on modifiant 1 eacutevolution des radicaux mis en jeu laquoans la formashy

tion de laldeacutehyde- Cot aspect sera eacutetudieacute ulteacuterieurement avec

le rocircle des OH-

mdash U effet activateur preacutepondeacuterant aux teneurs en eau eacuteleveacuteer

correspondant agrave ce que lon deacutesigne par effet secondaire et at-

trifcuable aux radicaux de leau hautement reacuteactifs

radiation V glucose raquobull aldeacutehyde nalonique + autres produits de radiolyse

[radicaux intermeacutediairesmdashaldeacutehyde malonique + autres produits de radiolyse

f - Influence des piegraveges agrave radicaux libres

Laddition de K Br supprime les radicaux OH de leau formeacutes en

cours dirradiation La teneur en aldeacutehyde malonique est alors

constante pour des teneurs en eau comprises entre 0 et 75

g - Influence de la structure cristalline du glucose

La structure cristalline du glucose irradieacute contrairement agrave ce

qui a eacuteteacute observeacute avec laciditeacute radioformeacutee Q53]ina pas dinflushy

ence sur la quantiteacute daldeacutehyde obtenue On peut penser que les

diffeacuterences observeacutees entre les formes anomecircres du glucose ou eacuteii-

tre les divers sucres isomegraveres lorsquon effectue les irradiations

agrave leacutetat solide sont effectivement dues agrave la steacutereacuteochimie relative

des groupements hydroxyle

h - Influence de la configuration anomeacuterique du glucose (fig 14-)

A leacutetat solide le glucose 3 conduit agrave un rendement radiolytique

16 fois supeacuterieur agrave celui du glucose commercial qui est constitueacute

principalement de forme a comme nous lavons veacuterifieacute par chromatoshy

graphic en phase gazeuse des deacuteriveacutes trimeacutetfaylsilyleacutes

532 Longueur donde nm

^ i n uo-nerl re ri- o - r u ie arit-- -i a iagraveocirchyie na loni rv i i iofcrraeacute

t i^coo 0

^

CH2OH

tfUgrave Cs-^mdasho

r ~- L CHOH

HO^C 3 amp H OH

D-G111CQSE

CHOH CH2OH

anomfere (3 bull X _4Bnm_ere o-

Mar Liair-2 isotopiques

Cec cxjl-rierces nous ont conduit agrave travailler dans des corciii-

ii re ot pas rigoureusement anhydres puisque les composeacutes -

-- - o-i livreacutee er solution aqueuse Mais avec 10 dhuiriditv

-i ours lapparence physique dune poudre et la figjre S bull

ratre ue le rocircle de ces 10 est faible sur les proportion

jeacutehyde malonique radioformeacute

le coiution de glucose marqueacute (Cj ou C s ) est incorporeacutee de fa-

] lus homogegravene possible agrave du glucose froid anhydre la teneur

eau finale est de 10 le meacutelange est ensuite irradieacute agrave 0 Er-

Apregraves dissolution distillation sous vide et purification par v-

tnatographie du complexe avec lATB les concentrations en aldeacutehv

ma]onique sont mesureacutees en moleslitre par colorimeacutetrie (D0- gt

du complexe ATB) en se reacutefeacuterant agrave une courbe eacutetalon les activit

deacutetermineacutees par scintillation sont exprimeacutees en coups par 10 m

al de solution Capregraves deacuteduction du bruit de fond)

- 30 -

[As (malon)l As (glu) J A

nb coups Lactiviteacute speacutecifique As Crnalon) = des eacutechantillons

nb de moles est pratiquement constante au cours des trois derniegraveres opeacuterations

le complexe eit donc suffisamment purifieacute-

Or deacutetermine eacutegalement lactiviteacute speacutecifique As (gluj du glucose A devrait repreacutesenter la fraction dal-

JA deacutehyde malonique provenant de lextreacutemiteacute du glucose marqueacute (1 ou 6)

Cependant nous lavons vu le glucose est le siegravege dune radiolyse

i terne par les particules de lisotope radioactif- De laldeacutehyde

malonique marqueacute est susceptible decirctre produit en quantiteacutes daushy

tant plus importantes que le stockage avant irradiation a eacuteteacute plus

long Il ne perturbe pas de faccedilon appreacuteciable la densiteacute optique

agrave 532 n-m- (le glucose marqueacute est en quantiteacute neacutegligeable) mais

augmente lactiviteacute et par suite lactiviteacute speacutecifique

Afin de calculer le terme correctif du glucose marqueacute est ajouteacute

agrave du glucose froid deacutejagrave irradieacute dans les mecircmes proportions et les

mecircmes conditions que preacuteceacutedemment Laldeacutehyde malonique radioforme

non marqueacute est utiliseacute ici comme entraicircneur et on mesure lactishy

viteacute speacutecifique du complexe purifieacute que lon rapporte toujours agrave

celle du glucose pour tenir compte des fluctuations de marquage

|As (malon)|

[ AE (glu) J = B B

bull Cest en fait la diffeacuterence A - B qui repreacutesente la fraction dalshy

deacutehyde malonique formeacute par irradiation provenant de lextreacutemiteacute

eacutetudieacutee de la moleacutecule de glucose

Les reacutesultats sont rapporteacutes dans les tableaux 1 et 2

On peut en conclure que lorsque le glucose est irradieacute agrave 3 eacutetat soshy

lide agrave la teneur en eau de TO semblable agrave celle de lamidon inshy

dustriel 23 de laldeacutehyde malonique sont issus de lextreacutemiteacute alshy

coolique et 13 de lextreacutemiteacute aldeacutehydique- Aux erreurs dexpeacuteshy

rience pregraves la somme des fractions corrigeacutees est eacutegale agrave 1

Tableau ndeg 1

Glucose J C B

Teacutemoi El rradieacute

Chrolaquoatograpnie Ndeg 1 2 3 i 5 1 P 3 k 5

Concentration de leacuteluat 365 k8 bulla 237 86 155 6 81 15 x 10 mml

1er comptage corrigeacute 597 596 5gt2 258 31it 5668 2336 3152 4950 coups10 m

2egraveme comptage corrigeacute 599 ^95 53 223 30H 5658 2259 2758 52t3 coups10 mn

Activiteacute speacutecifique 1 16 12ltt 12 111 362 365 389 389 328 x 10- coupe10 mnm

Activiteacute speacutecifique 2 161 103 12 9ltt 350 365 376 3raquo0 ii 9 x 1C- coups10 mnm

Rendement total 60 33 7 E 53 20 10 E

IV ne ugravet J ^rrcc lion

ionibrc do ^oupjiO mn tour 0 rj iicoce Jo deacutepart

A c t i v i t eacute opocircciiiiue on coupunio Lev 0 ru du ^lucoiio -k iucircparl -

A c t i v i t eacute speacutec i f ique moyenne do 1 a Lileacutehy malonique p u r i f i eacute (coupanolc 10 mu) raquo t o 9

Propor t ion As mal or

AJ g l u

l-ro

Ai rrjaJu

riv

Giucoije i-C

I r r a d i eacute

Chromatographie Ndeg 1 1

2 3 lt

Concentration de leluatl 118 95 91 pound60 IS1- 1 Iuml 50 bull

1er comptage corrigeacute

2vvfi -yr-iit--

ActiviU- C- i fi

Rendement l rtaj

Terme de correction - V7fclt-

Nombre de coups10 mn pour 01 ce de gluc ose de deacutepart 9 600

Activiteacute speacutecifique en coupsmole10 mn du glucose de deacutepart 21109

Activiteacute speacutecifique moyenne de laldeacutehyde malonique purifieacute Ccoupsmolo10 mn) 45109

As malon Proportion mdash raquo 214 As glu

Proportion corrigeacutee

As maloni As malon] glu I As glu

lt 000

gt010 9

16 9 10 9

- 25 -

La moleacutecule daldeacutehyde malonique contient donc toujours soit le

bullarbone 1 du glucose (dans 12 des cas) soit le carbone 6 (dans

icirc de cac) ce qui exclut leacuteventualiteacute de formation agrave partir

de atomes t3 ou ^^5 dailleurs peu probable car elle neacuteshy

cessite deux ruptures de la chaicircne carboneacutee

- Propositions de meacutecanismes

Leacutenergie de la radiation va entre autre exciter la moieacutecylo w

TUagrave la rupture- La reacuteaction corrneicera par la scission de Is Iilaquo

son la plus faible Nous discuterons plus loin les facteurs cor c

rationnels qui peuvent orienter cette coupure initiale On peut

proposer deux meacutecanismesi compte tenu de la double origine de la

deacutehyde nalonique

a - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute alcoolique

La rupture initiale de la liaison heacutemiumlaceacutetalique peut ecirctre e

visageacutee comme une scission conseacutecutive au deacutepart dun radin

H du carbone 1 cette eacutetape endothermique neacutecessite enviroi

92 kcal

H OH 0 OK

c bull c

a (CH0H)3 (CH0H)3

S s c i s s i o n

0 CH MJrad bull CH

CH OH CH 2 OH

I glucose II

La rupture de la liaison C 3 - C 4 (83 kcal) et le deacutepart dun H

du carbone 6 (99 kcal) neacutecessaires agrave la formation de laldeacutehyde

malonique peuvent ecirctre suivis de leacutetablissement dune double

liaison C=C (-egraveh kcal) Un des radicaux (III) obtenus est un

glycol allylique On pourra consideacuterer un radical comme une

espegravece deacuteficiente en eacutelectron donc stabiliseacutee par loxygegravene-

0

copy

1 a iiflicircryde inaj -ije

bull bullbullgt i i^ i torrvid iuiro ( I I ) cnbi- ecirc t r e conf i r

ijfe e ocircviucircoicirc-cc- au la iuml ia ra to i ri- _ igt5] i a c ide 5

iquucirc (VI)

- 3 -

O CH

C

(CHOH)

I H r ~ CH

I Ciyii

I I

0

b - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute aldeacutehyacirci^-jg

Le deacutepart dur hydroxyle OK neacutecessite jie eacutere celle de la rupture de la liaison C mdash O heacuteria

Lattaque en C a est susceptible de conduire agrave selon le processus suivant compeacutetitif du preacute^

H 0--

-C

H C ^ OH

(CHOH)

I CH

ad

O CHjOl c_oi

I VII

- amp -

Apres coupure C3 mdash C4 et reacutearrai pounderrciit (^ kcaiuml )

H OH ii

iC mdash OS

CKOE

0 Ci

CiiOK

VII

Ciijugrave

VIII

i-aldeacutehyde iralcnirje cet obiom r ar hyagraveroiv^c -io bullbull

du dosage en milieu acide

- mdash c

CHO

0-0-

CHO f

r-CKO

aldeacutehyde malonique

Remarque On peut envisager aussi daboutir agrave la forme eacutenolique de

lacetal daldeacutehyde malonique cependant leacutenergie neacutecesshy

saire est supeacuterieure (19 kcal)

- 39 -

H 0

i C

| 1 HC

J -CHOH

CHOIi

1

CH

CB^OH

Examinons agrave preacutesent comment ce5 icirc pothegraveses saccordent avt-j It-J

variations observeacutees de rendemen radidytique en fonction des

conditions dirradiation et des aracteacuteristiques du glucose

mdash La preacutesence doxygegravene nest y -bull neacutecessaire pour lexplicatio

des deux meacutecanismes elle nu pas non plus dinfluence sur la

quantiteacute daldeacutehyde malonique ruiioformeacutee-

mdash La constance du rendement radiolytique en fonction du deacutebit de

dose deacutecoule de lobservation preacuteceacutedente les pheacutenomegravenes de

diffusion gazeuse (0= par exemple) nintervenant pas

mdash Il est difficile de relier les variations en fonction de la temshy

peacuterature dirradiation aux hypothegraveses eacutenonceacutees Si certaines

eacutetapes sont endothermiques dautres produisent de leacutenergie et

le bilan global doit ecirctre sensiblement nul puisque la concentrashy

tion daldeacutehyde malonique reste la mecircme entre O^C et 8odegC Or

les meacutecanismes a et b sont endothermiques Il na pas eacuteteacute tenu

compte des eacutenergies de reacutesonance qui peuvent stabiliser certains

radicaux (allylique en particulier) ni du facteur entropique

De plus le couplage avec dautres reacuteactions se faisant sur laushy

tre moitieacute de la moleacutecule est susceptible dapporter une partie

de leacutenergie neacutecessaire

bull b orvi- or 1er f a ib l e s irvv iri

rrv c i a eXfo i i Un-- i

bull bull i i i la x uvvc ceux AcircQ l - a H

j-t J iecirc^oxygl jTOise ai iJe kl ucircri bull

bull_bull bull-bull riri e reacutejerlto i t rbr

gtil - c K ^ e r t j cur ie tcie- er

et t ai a i J i t io ie c ^e bullbull t cera

c- F L( raquogtpound-huxi-- raquo j bull -e ieiJ ^orif or-

i -rtiiej ont r eacute a c t i v e s avi-c Loorr

iil io ia-icirc lec o rb i t a l e Libres de^

a^ u c t raiwar t ir a r a l l egrave l u a avec la

i L bull - o^c r--^le alt f l u^e ^ouc-

i- bull-bull - bull riabullbull- f ac i l i t e - d ouve r tu re

i-- a r j bull i bull s i o n acircani - anonegravere B uc

-ic- ccriit e offot i jr rcr-ierrert

fii- -ltbull - ircrta

g bullltx

v

0 0 n

R

lti o ^ v ~rv

0 0 B

I

A C F sont reacuteactives B D E sont inertes [55]- Incorporeacutees da

un cycle agrave 6 centres At B C conduisent aux trois conformations

dun composeacute anomegravere amp dont 2 sont reacuteactives D et E corresponde

agrave une forme o non reacuteactiveraquo dautre part S ne peut repreacutesenter -

cycle pyranose

0 -o-

1 I

CHjOH

etegravese dne attaque sur le carbone en position 2 dans le

iiicircre b est confirmeacutee par la quantiteacute daldeacutehyde malonique

formeacutee dans le glucose le galactose et le mannose En ef-

la corfiguratior anomeacuteriaue de ces trois sucres est iden-

(fcrne bullgt largement preacutedominante) et on peut penser que la

--ipatier au premier meacutecanisme est semblable La position de

roxyie e imposeacutee par lencombrement de CH sOH est eacutequato-

pcr ie glucose et le galactose et axiale pour le marrose

ior poundeacutereacuteraiemeit plus labile Expeacuterimentalement le mannose

it i uicirce quantiteacute daldeacutehyde ma ionique supeacuterieure agrave celle

oacirce et au galactose

Sriverraquo les conformations preacutefeacutereacutees

Glucose

OH en 2 equatorial OH en 2 axial

Or

OH en 2 equatorial

- lto -

Extrapolation aux polymegraveres

Les rendements radioly tiques rapporteacutes comme luniteacute deacutenergie le

rad agrave 1 gramme de matiegravere irradieacutee de deux polymegraveres le maltose

et le maltotriose sont intermeacutediaires entre ceux des formeacutee raquo ot

S du glucose

Or la conformation de la liaison glycosidique est ogt dans les deux

polymegraveres celle du reacutesidu reacuteducteur est principalement 5 (veacuterishy

fieacutee pour le maltose par chromatographic caseuco des deacuteriveacute- trishy

meacute thy 1 silyleacutes) Il semblerait donc qo tous les groupements arhy-

droglucose sont sensibles agrave leffet primaire -uils soient initia

lerert libres ou inclus dans une chaicircne gluconidique Dailleurs

dune part les meacutecanismes proposeacutes plus haut ne mettent pas en jeu

le carbone dautre part la diffeacuterence de position de 1 hydro-

xyle en t dans le glucose et le galactose eut sans influence On

doit donc tendre pour lamylose au mecircme rendement que le glucose -gt

tableau 3

ciyni CcedilH2OH

S OH A OcircH

Types de polymerisations de lamidon

amylopectine

)H OH Glucose 3 I rcsidu

^

llltlH 2 reacutesiduraquo

Kaltoeriost 3 reacutesidus

CBjO

deg J

C H2deg

CH20H CHjOH a l l o a o laquo I t roae

CHO

CH20H r i b o s

g l u c o s e

CHO

VII o mannosfl

CH 20H CH 20H CH 20H CHjOH guloae idoso galuctose taloiraquo

x y l o e c CHjOH

l y x o s e

CHO

t CH2QH

tfrytbro se

CH20H t h r eacute o s t

h Cil 20H

a l d eacute h y d e g l y c eacute r i q u o

Configuration dos ALDCSi-

- i7 -

III - ETUDE DE Lbull EFFET OcircECOJJD SE

L eacutetuje de la formatior daldeacutehyde rca Ionique agrave partir de sucirclu-

io do flu cosy a --to rrotiveacute- ir lo fait que dans 1aridor irdusi-

rou 1 avjii Jit ue -juantit or neacutegligeable deau est vrais erb la io

rcrt ro^ onsable cor me dans bullbull glucose hydrateacute d ure partie de ce - bull

-oliiL- ISMre part u - caioiC avait eacuteteacute proposeacute r-ar J ~ he r

bull Tit ^oj j t il eacutetait inter-- ant do -eacuterifier ses hypothegraveses

Le poundj ucose cet irradieacute sauf speacutecification cor traire raquo sr s-gtlu-

lion aiueuse agrave la concentra tir de C M i tempeacuterature ordinaire bull-

bull reacute seiee dair ei r la dose bullbull C i Mr ad-

Les quantiteacutes daldeacuteh malonique formeacutees sont alors beo-cou

Lus importantes aue celles et rveacutees lorsque le glucose est irradieacute

bull- leacutetat sec Cette diffeacuterence s t due agrave la tajue des moleacutecules de

jeluteacute par les radicaux radioft -es de leau (effet secondaire)

- La radiolyse de leau

Le meacutecanisme de formatio des radicaux libres de leau est encore-

incertain Toutes les th lories partent cependant de la repreacutesenshy

tation suivante de lionis- lion

rad +

0 raquo- iiuml30 + e

Ces deux espegraveces peuvent se recoisbiner et provoquer la coupure de

la l iaison 0 mdash H

e + ^ 0 + ^ H + OH

ou reacuteagir sur l eau [55 agrave 57

e + H_0 - OH + H

H^O + ItjO ~ H a 0 + + OH

H30 + OH m- 21^0

e + Iuml^O ^ H + OH

Enfin les eacutelectrons peuvent ecirctre rapidement hydrateacutes ( 1 0 - 1 1 sec) [5S]

e raquo- e~ Therm raquobull e~ aq

- i(8 -

Les espegraveces initialesreacutesultant Je lionisation de leau sont

donc H OH e~ aq

Dans un second ter-ps -lles peuvent engendrer des espegraveces moleacutecushy

laires stables

IcircOH

-r OH

Lors d i r r a d i a - i o n i eai ire 1 hydrorvrnc rjcleacuteculaire e t l e erc

-yde ihydrc t e ^ r t i i p e r t rajidere t bull ne r eacute a c t i o n er chaicircne

__y agrave 60]

Hi + OH mdash HO - ii

H + IcircLO laquo- bull 0 + OH

H + ^degs ^deg

L preacutesence doxygegravene dissous de nouvelles espegraveces transitoires

ont forneacutees

H bull- 0 2 ^ H0 2

2H0 2 raquo-2iE02 + Craquo2 OH reacuteagit avec i^O maintenant en

OH + H ^ ^ H0 2 +^0 excegraves devant H^ [57

H + OK raquo- K_0 ]

Leau pure ou satureacutee doxygegravene irradieacutee conduit agrave dec intermeacute-

diaires qui en se recombinant restituent plus ou moins rapidement -

leau de deacutepart _

Lorsquune partie des radicaux OH est utiliseacutee pour reacuteagir avec ^

un soluteacute par exemple le glucose il y a accumulation de peroxyde S

dhydrogegravene -

i

- 9 -

1 i i 2 0 mdash H + Z OH

K K + 2 0 2 H 0 2

2 HO s - Kg0 3 + 0 2

2 pound plusmn j c o s e + 5 OH raquo p r o d u i t s de r a d i o l y s e

c ^ l u c o r - e + ^ H 0 + 0

La presence de peroxyde dhydrogegravene dans les solutions io r_ r

ou agraveaicircu 1urido humide ( jgt t) irradieacute a eacuteteacute er effet mcrtreacuteo

colcagraveneacutetrie [5S] Il ne provient pas du glucose- lui-mecircme r -

en trouve pas jar irradiation agrave leacutetat sec [59] [^0]

Irflueree des conditions dirradiation et des caracteacutericti -

a - influence de la dose et de la concentration

Lors des irradiations du glucose sec ruuz avons noteacute bullbullbull

quantiteacute daldeacutehyde malonique variait lineacuteairement ave bullbullbull

pari la dose dirradiation et la quantiteacute de produit irr--

dautre part-

Les caracteacuteristiques de leffet secondaire sont sensiblerie

diffeacuterentes (fig 15 et 16)

mdash Ainsi la concentration daldeacutehyde malonj icirci crnicircl i v ^

dose et tend vers une limite Aux fortes doses dirradiai c

et aux faibles concentrations de glucose on observe de

plus une deacutecroissance Ceci peut ecirctre imputeacute agrave la radiolc

de laldeacutehyde malonique ou agrave sa destruction par reacuteaction

secondaire avec un autre produit de radiolyse par exemple

aldeacutehyde malonique - raquoraquo hydroxy-alcoyl peroxyde mdash-^ acide maionicr-

En outre la formation daldeacutehyde malonique est indeacutependante

de la teneur initiale en glucose dans un certain domaine do

concentration On peut adopter pour expliquer ces variations

une hypothegravese voisine de celle de ALTMANN [61]

- 50 -

Dose (Krad)

ir 15 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde malonique agrave partir de solutions de glucose

M 1 - concentration initiale du glucose TcggF

M 2 - concentration initiale du glucose -7mdashbull 3 - concentration initiale du glucose

2D

- 51

c j CM [ C O

oj

02

10 r2 i6-i 21G1 [Glucose] mi

figlb - Influence de la concentration initiale en glucose sur la variation de la quantiteacute daldeacutehyde malonique radiofonnee (solution eau dis t i l leacutee dose 0 f5 Nrad)

o c lu

-bull M bull i f bull u - 1

r - a r - i - a w c bull 1- bull i -ni

dcc- J i r r a d i a t i o r

^ = i(UcircH k (Pbdquo ) (oH) d eacute d u i t de raquo- (lt) e t ( 3

o o r r s c Gi d u t r _ i t u

f a ~ t e u r de c c r v e r c i c r G It r e r d c n e j t e f o r n a t i o den aux Oli G 1 - D e t i c ue~- v a l o j r i u i t i a l e u du g l u c o s e e t de P

l e - r a d i c a u x d i j i a r a i s j e n t e C ~ 1 0 ocirc e c Donc

agraveOH

7 OH =

bullpoundbull ampC e t u GOH = OH ( k g l u 0 + kj P Q )

cr GOH

en r e m p l a ccedil a n t d a n s ^

dll k a G(OH)

ltD ~ k g l u 0 + k p P 0

( g l u ) on p o c e K = k a [G ( 0 H ) 1

k g l u Q + k P 0

9- ^ j j = K ( E l u ) = K ( c i u 0 - M)

- 5 -

(glu - M) = K M d H - d (8 l uo H) car gluc - constarte

= - A ducirc (eiu0 - K)

^ glu - H = C e c o

pour D=0 K=0 C=poundiu0

15- Cpoundiu0 - Hy = giuc (e gt

U M = gluc (1 - eK D)

la representation de cette fonction est donneacutee firre

La juartiteacute de produits radioforrceacutes donc daldeacutehyde maloniyue

ivor la dose puis tend vers une limite

Le- reacutesultats expeacuterimentaux sont plus complexes et aux fortec

plusmnoir lavons vu laldeacutehyde malonique est lui-mecircme deacutetruit

Un calcul semblable permet dexpliquer lindeacutependance viocirc~agrave-

de la concentration initiale de glucose

par deacutefinition on peut eacutecrire

i amp r I u l icirc k bull (G OH) 1 dH

k1 elubdquo + le P

dapregraves 8

k G (OH) 6 GM = S i uo G M = rendement de

k glu0 + kp P 0 formation de

17- agrave - -Jpound-L_ bull _Ji_ipound G H k G(OH) k glu0 G(OH)

Lorsque gluQ ^ P Q GM est indeacutependant de la concentration en

glucose

Cest le pheacuterioegravene important traduit par la courbe theacuteorique figu

et observeacute expeacuterimentalement figure 16

G i j 0

Dose

f i r - - Repreacutesenta t ion graphique de M = J 1U 0 (1 - e~ )

Glo 0 laquop Glu 0 gtP 0

fig T8 - Representation graphique de J_ k 1 kp Po gH gTOcircET (en fonction de la concentration en glucose)

k iTOcircST + k glu0

- gt -

I l faut orf i otor ro l e ra ort r^-U-hy it- ma i oni-jue radifucircrir

lt- io t-ilaquobull-bull i rr iitgt -bullbullbull ru i r --lArab L lt-ltt laquoari a gt oree

r ^ t i c bullbull f~-bull OJ-o aug^ei i c i i ^ - t -- l nvu- v irL- f a i t

bullbull bull bull L r jr t M - i - ra o^^ av-- le r - 1 -

ni bull i- rcrt v J 3 rt i ~i l i ocirc rerre CH

ave- JI k ie 16 CH M - 1 2 c 1

Lour ad ii tier avs irra-Jiatio di iie la -j-uajLiiI- daldeacutehyde ma-

loni jue (fie- ^ ) ampJ- revanche lef fc t est iwcroocirc apregraves saturashy

tion dec solutions par le p rot oxyde dazote bdquoG qui induit la forshy

mation dec radicaux OH agrave partir des eacutelectrons aqueux (fig 22)

e aq + iumli20 raquo- K 3 + 011 k = 86 1Q 3 M1 sec 1 [63]

Lespegravece reacuteactive de 1eau responsable de la formation de 1AH

es donc bien le radical OH

- 5 -

fig 19 - Influence de la concentration en glucose sur le nombre de moles dAM radioformeacutees par moleacutecule de glucose-

- 56 -

i

j

532 1

i O a 1

i 20 bull

1 i

10 lt

i

^y 2 4 6 8 10 12 Pil

fig 20 - Influence du pH dirradiaiumliOiumli sur la formation daldeacutehyde aaloiugraveque laquo (solution molaire de glucose dose 2 Hrad)

tPieges agrave OH] m

fig 21 - Influence de la concentration de divers piegraveges P -iia libres sur la formation daldeacutehyde malonique -~u - -s - lirradiation Y du glucose en solution -olcire

1 - CH3 CH OH

2 - CCH) CE OH

3 - K Br

60 -

- 5 mdash 1

51er-

f iCcedil 22 - Evol^t io le -I-ilv^- ial^1i c x ucircaii1 ormeumlegrave ^onct ion de la conceji trat icirccr uc ^IUCQJU OU preacutesence de

mdash 1 - KbdquoQ

mdash 2 - Teacutemoin eau distilleacutee

mdash 2 - CK3 CH OK

- 61 -

kcrarrie Le r a d i c a l OH ea t connu pour ecirc t r e un pu issan t cxyia

r eacute a c t i o n avec KMn04 e s t pa r exemple l a s eu l e oj i l J

j o r t orrre ur r eacuteduc teur - Dune jjianiere geacuteneacute ra l e i l

s u s c e p t i b l e d a r r a c h e r un hydrogegravene

H K

I ^ I R C mdash 0 mdash K ^ O H raquo - H C f R mdash C C

I ^ I R fi

E rrilie busiq-je i l e s t deacutecoEposj e t le r a d i c a l C

possegravede des p r o p r i eacute t eacute s semblables

OH OH mdash HjO + 0

K K

I ~ ^ _ R mdash C mdash 0 mdash H ltdeggt0 R mdash C mdash 0 + vil

I ~ I R R

R R

I I O H + S mdash C OH R mdash C mdash 0 + K_

I

- Marquages isotopiques

A une solution 5 10 M de glucoso pH 1 1 satureacutee doxygegravene esz a c

teacutee une faible quantiteacute de ce sucre marqueacute au 1 4 C en position Cx

ou C s

Apregraves irradiation (5 Mradi 130 kradh) laldeacutehyde malonique est

seacutepareacute comme preacuteceacutedemmentraquo Les purifications du complexe ave 1 bull

sont effectueacutees par cristallisations successives dans leau et par

chromatographic de partage sur colonne de cellulose Lactiviteacute

speacutecifique eacutetant constante au cours de 5 opeacuterations on estime que

le complexe est suffisamment purifieacute

Glucose rrgtaroieacute on p o s i t i o n

11deg c r i s t a l ltdeg c r i s t a l - ^ 0 u r i i U a l i c c r i s t a l icirc e l u a t chrc-

i - a l ( n o i e s ) i bull 0 mdash - Q- V 10 - 5 10 _ - 0 06 10-

A t i v i t eacute t o t a l e VL- 0 s i Mi tes

10 o i 1 C S i j 10- J 0 1 0 t is- 10 e

- i v i t ocirc s p eacute - i - i 21 10

0 1 ) h

jucircoitioi ugrave

bull - i m a l I n o l e ocirc ) 1 1 8 E io-= 115 1 0 - 6 03igt 1 0 0187 10 - 0 05^ 1 0 _

gtbullbullbull ivitiuml t o t a l e o rs 10 minutes

o- bull5 10= i 10 s idj 1 0 - e10 10-

- icirc i v i t eacute speacute = i -3V o 1 0 iK 10 1 c iraquo 1 0 1 0 ltt 1 0 1 0

b 1 0 1 0

i ----is~iumlrt - S bull - - bull bull - -JIuml l ^ 1 5lt

La r a d i c l y s e i n t e r n e e j t i c i neacute^IigeaLiO levant c o l l e p rodui te r-ar

le rayonnement car l a juantivl- Jali-Shv-Jc- ralor i ^ e ferrreacutee ir

i r r a d i a t i o n 7 e s t t r egrave s s^ i icirc r i eure gt e ucirc p glucose j e

Les bull amprOto rer-reacute^prrTit rraio-iq^e contenant l e carbone rcarqueacute -n-t bullbullbull-i- - - LJvemert de 8 igt e t

10 icircioir 1^ -lLiBaiiumles a ldeacutehydiqje e t a l c o o l i q u e

P ropos i t i ons de ae--ajd^mea

ues meca-Jpoundr5 voa r -_-

i-i-jpound lt--v-2- -Liri T L

v l a i t que- l-Mg-^t ^ t i

viuml-ovoja^ pour l a r a d i o l y s e en mi l ieu

-bullelle en s o l u t i o n en tenant compte

r a d i c a l -OH de l e a u

- 63 -

On peut concevoir que lattaque du radical OH conduise agrave

chement de H- sur lhydroxyde du carbone t

H OH

Y CHOE I CKOH

I HCO^K iO

CK OH

1

H OH -C I CHOH I CHOH

HCO I

mdashCH I CJLOH

II

Le rearrangement du radical II aboutit apregraves rupture de la

C mdash C au composeacute III

H OH

-V CHOH

H C amp + 7 kcal

mdash-c

I CHOH i CHOH

CHjOH II CHCK III

te composeacute III peut ensuite eacutevoluer agraveampns deux voice digegravere1

H ^0

I

a - Hydrolyse de la liaison aceacutetalique

CHO

CHOH

__ CHOE CHOK

COM

CEO

CKOH

CE OH

IV

l

H OH C

_ II

v- 2 C bullbull=lt-

Laiiic - i et cr suite rOcej^aire dc

-ur ie carl-o-e c du r a d i c a l V c e t t e

j i t d i rec te-re c o i t ar i i t e r n eacute -

cc

c

CHC

ci-

ildeacutehyde r-aicrirje

rc conditions expeacuterimentales to de laldeacutehyde ralonique sont

i icr-eacutes i partir de lextreacutemiteacute aideacutehydique

Counure horolytiaus de la liaison acetaliccedilue

Le radical III pourrait aussi conduire apregraves coupure horcolytique

de la liaison C mdash 0 heacuteniaceacutetalique sercolable agrave celle postuleacutee en

rrilieu solide s la forme eacutenolique de laldeacutehyde nialonique

K 0)

l c I

CHC i I CHOK CKO

CKO

omdash-mdashOH

CE OH

III

8h kcal CH I CKOE

- 6J -

CHO CHO

I I bullCHOK laquo- CH

f 1 ltCHOli CKOH

XII XIII

lit-rai responsable de la formation ugrave partir de bullbullbull-

rLi al tccli ie I riucose de seulement 0 de laldeacutehyde- r-~

Or p e t er effet penser quen milieu liquide bullbull

r aux pi extrecircmes lhydrolyse est plus facile

la -jeupure horr-dy tique

biccussion

Le-iuml variations de la concentration en aldeacutehyde mala ni que ob^t rv----

en fonction de la dose dirradiation et de la concentration e -

bullcse sert compatibles avec tout node daction indirecte

Lee effets de xalcooi du bromure de potassium et du protoxy-i--

d --ote ronf irment i attaque initiale des radicaux OH

linfluence de loxygegravene est nulle et ce gaz nest pas impliqueacute

dans lexplication des rcecanisres

I] est difficile de comparer les rendements raaiulj tidies du glushy

cose du mannose et du galactose les pourcentages relatifs dej

formes or et 9 eacutetant diffeacuterents en solution dans leau

En milieu basique la stabilisation de la forme eacutenolique de lalshy

deacutehyde malonique peut expliquer le rocircle favorisant dune eacuteleacutevation

de pH

En conclusion les meacutecanismes proposeacutes ici sont assez diffeacuterents

de ceux deacutecrits par Scherz Nos reacutesultats expeacuterimentaux ont montreacute

en effet que dans les conditions dirradiation utiliseacutees (solution

dilueacutee pH eacuteleveacute) laldeacutehyde malonique provenait contrairement agrave

lhypothegravese de cet auteur principalement de lextreacutemiteacute aldeacutehydique

du glucose

- CC -

- Extrapolation aux polymegraveres supericirz (fipound- 2)

La comparaison des re demets Ju glucose du rraltose et du maltti-

trio^e net e eacutevidence le roio Au r^rb^nc i

Lorsc- roi -vi o-t xrri li ]eacute in la lai^oi pound lycos i il j e il ny

a plu s pe_- it i 11 teacute d at tu e r ar 1er r in aux Li je eau corrt-

il est oslieacute dans les meacutecanisme- deacutecrits r 1J- ha-it

Seul lej cyles A correspondant bull 1 ex i reacuterri teacute rcr reacute iuc t ri -e

chaicircre irrite cdiraieit i laldeacutehyde rralcri pjc (ne hydre lye

de la liaison jlycosidique serait neacutecessaire) Jre f ra bull tio Je r

dicaux CH Je leau part ici erai t r le y-le E C - d autr-s

reacuteactions et eraii or censeacute ueje LIA Li lisat le - ia [reduction

daldeacutehyde rraionisue -iui deacutecroicirctrait e fonctic de la lorQuer

la chaicircre

Jre extrapolation ugrave 1 any lose condi t ugrave admet tre vc leffet bull-bull

condaire serait donc neacutegligeable Ceci cat en accord avec les reacuteshy

sultats obtenus sur lamidon irradieacute agrave leacutetat solide pour lequel

les concentrations agravealdeacutehyde malonique r augmentent pas aux forshy

tes humiditeacutes contrairement agrave ce que lon pourrait attendre de

1effet secondaire

Dans 1isomaltose les carbones 4 des deux cycles sont libres et

rien nempecircche quapregraves hydrolyse ils participent tous deux agrave la

formation daldeacutehyde malonique cest ce quon observe en effet

expeacuterimentalement

67

fig- 23 - Irradiation du glucose et de ses polymegraveres en milieu liquide agrave diffeacuterents pH

1 - glucose

2 - maltose

5 - maltotriose-

oi^h^-uirifmdash

te rr--t lti J u b i

i _a JOI-bull i bullbull l-it-hyis rraiori _bull = oer est ajouta -J volume

A_-ide d thiobarbiturique 072 g

Acide trichloracitique 1 y g

1^0 QSP 100 ml agrave 20degC

Arregravef chauffage agrave 6CdegC pendant 60 irn le meacutelarge est refroidi et

lu densiteacute optique agrave j32 rn est lue agrave laide dun spectrophoto-

mttre Optica CFt R

EVAPORATION DE LALDEHYDE MALOKIQUE

Laldeacutehyde malorique est seacutepareacute ainsi que tous les produits de

radiolyse volatils par evaporation sous vide agrave ^ucircdegC et piegeage

agrave -TS6degC (fig 26)

La solution est preacutealablement acidifieacutee par 2 ml HCL

- 69 -

qgSTALLISAilOi DU COMPLEXE

Le- -urj IP-XC ATB-AM r eacute c i i t e c o u s ic r rce -le p a i l l e t t e s d eacute c

^J^-L uprucirc i a c i d i f i c a t i o n (HCL lt m l e t r e f r o i d i s s e r c e r t -ie

bull-iorr a r j e - j r c ^ I i e s t e n s u i t e f i l t r eacute s u r v e r r e f r i t t e H C t

JHtfCKATUuiiAiiilE

J bullbull 2- bull bull bullbullbull bull i Uo- a o i i U icirc L O _oro i c r e

bull i a v bullbullbull 1 bullbull c e- f i non a r t i bull J I O ^ s e n t eacute l i - i n eacute e s

icirc-e a v-- bull 1- i e u i a -bull= gt r J e deacute - a r t a t i c

c u i -bull--- lt iy irp l e x t- bdquo o n t a_L xiquCC-r ^ ic-

bullie taille aj ro rieacuteo aux quantiteacutes agrave purifier Un lavage gt

i iric I AT5 te lCA ei egttc-G et diverc produits de raJic

Le Oi ugte ~Lt ensuite -JluC par u ir-eacute lange ea - ampiumltce

mdash mdash Par compteurs type GEIGER KULLER les solutions ( C C bull=

iz eacutevarcreacutees agrave laide ciun eacute iradicircaeur sur des coupelle i -

niriurr Ces d e m i Ore dont introduites dans lappareil e bullbull

tauje ett automatique

Par scintillation liquide Apregraves oxydation dans un four agrave catiy

le C0 marqueacute est recueilli dans pound0 ml du meacutelange suivant (fir bull

Pour un litre

220 mi dalcool meacutethylique (solvant)

330 ml de pheacutenyl-eacutethyl-amine (fixateur de C0 S)

fOO ml de toluegravene (scintillateur primaire)

7 g de Butyl PBD (scintillateur secondaire)

pu ml deau (solvant)

Lactiviteacute est mesureacutee par scintillateur liquide

PREPARATION DALDEHYDE MALONIQUE POUR ETUDE EN LUMIERE UV

Laldeacutehyde malonique teacutemoin est preacutepareacute par hydrolyse acide du bis-

dimeacutethylaceacutetal du commerce (10 ml de solution molaire dacetal

2 ml HCl concentreacute chauffage agrave 30degC pendant 60 mn) (fig 24 - 25)

- 70

fig Zh - Influence de la concentration en acide sur lhydrolyse du bis-dimeacutethyl aceacutetal de laldeacutehyde malonique (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique agrave 267 ira)

- 71 -

fig- 25 - Influence du temps de chauffage agrave 600 sur la formation daldeacutehyde malonique par hydrolyse acide du bis-dimeacutethyl-aceacutetal (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique

267 ara)

ro c IUgrave-U -iu bull c a lt-T ur e^ ^Oucircte-bullbull-- bull - UL Zul i o bull bull bull

To IOiit agtregraves chauffage i^^C agrave I ocirctuve ^ojjj^^i i h e a r e r

ADUIIIC -ii- x-^r

t i l e e s t oifLCicircueacutee j ^ r

a) lyoLhplusmnlXLnzij bull icirc- ^ e l a ^ e tie icjij de ] lii-oae e t do KBr

t J -lplusmnlirO JX ougt2rcs

- 73 -

DIFFERENTES FORMES CRISTALLINES DE GLUCOSE

Glucose du commerce (Prolabo) anhydre ou monohydrate

Sirop de glucose eacutevaporeacute sous vide (20 mrr Hg 30degC) agrave laide dun

rotavapor Biiumlchi ou dans un dessicateur en preacutesence de P_Ofl

Glucose lyophiliseacute agrave laide dun appareil Sogev type Subii-i

CHROMATOGRAPHIES GLC

Preacuteparation des deacuteriveacutes trimeacutethylsiJyleacutes Le sucre J5 mg) est

dissous dans 1 ml de N N dimethyl formamide qui a our proprieacuteteacute

nous lavons veacuterifieacute de conserver la configuratio anomerique La

silylation est reacutealiseacutee par 1 ml de N 0- bis-tri-ieacutethyl-silyl-

trifluoro-aceacutetamide O de trimeacutethyl chlorosila _e) Le deacuteriveacute obshy

tenu est susceptible decirctre chrouatographieacute en aase gazeuse

Chromatographie La chromatographie est effectue sur colonne SE 30

(2 m 18 de pouce) par eacutelution isotherme (c onne 200degC injecteur

250degC deacutetecteur 250degC) agrave laide dun chrom ographe F 30 Ferkin

Elmer

pH DIRRADIATION

lgtc TgtH -cyous sont nxeacutes par des tampon phospnate 05 M et les

pH extrecircmes sont obtenus par addition e soude ou dacide chlorhyshy

drique -

NOTA Le pH varie tregraves peu (lt 1 pIT en cours dirradiation dans

ces conditions

Vide primaire Coton de virra

Azote

liquide

(-1B0raquo Ciuml-

f

riuml 11

sp

l i Soj-ution U C - Glucose _ -

Agitateur bullbullgnetiqua

MEGE I I PIEGE 2

fig-26 - Meacutethode dextraction sous pression reacuteduite des deacuteriveacutes volatils scheacutema de principe

- TJ -

agrave Mlaquoraquoi|tugtl control (-were)

D D

f i g 28 - Meacutethode doxydation des composes marqueacutes ( intertechnique S A I l l bullcheacutema de principe)

- 76 -

CONCLUSION

Au cours de ce travail nous avons vu que laldeacutehyae malonique

Dcuvait ecirctre formeacute directement par irradiation du glucose sec ou par

1intermeacutediaire des radicaux de leau lorsque cette derniegravere eacutetait

preacutesente

Les meacutecanismes reacuteactionnels que nous avons proposeacutes ne sont sans

doute pas la traduction exacte de la reacutealiteacute mais ont lavantage decirctre

en accord avec les reacutesultats expeacuterimentaux

Leffet direct conduit agrave une production daldeacutehyde malonique proshy

portionnelle agrave la dose indeacutependante du deacutebit de dose de la temshy

peacuterature dans un vaste domaine de la preacutesence doxygegravene et de

leacutetat cristallin du glucose En revanche la teneur en eau et la

forme anomeacuterique du glucose jouent un rocircle important Par marquage

isotopique on a pu montrer que les deux extreacutemiteacutes de la moleacutecule

du glucose participent agrave la formation de laldeacutehyde malonique

Lextrapolation aux polymegraveres lineacuteaires (maltose maltotriose) met

en eacutevidence lindeacutependance du rendement de radiolyse vis-agrave-vis de

la liaison a 1 - 4 et permet de penser quil tend vers celui du

6 I ^ u i i c ugraveo110 i camelo te

Leffet indirect est lieacute agrave laction des radicaux OH de leau Il

se manifeste lorsque le glucose est irradieacute agrave leacutetat suffisamment

hydrateacute ou en solution Dans ce dernier cas et en accord avec la

theacuteorie geacuteneacuterale la concentration daldeacutehyde malonique est indeacute-

peacuteiiugravecujLt de la concentration en glucose dans une large mesure et

ne varie pas proportionnellement agrave la dose Loxygegravene est sans inshy

fluence notable mais on observe une forte activation aux pH eacuteleshy

veacutes Lutilisation de 1 4 C a permis dattribuer agrave lextreacutemiteacute aldeacute-

hydique du glucose lorigine de la plus grande partie de laldeacutehyde

malonique La polymeacuterisation du glucose par liaison 01-4 entraicircne

une diminution du rendement radiolytique Ainsi leffet indirect seshy

rait neacutegligeable dans lamylose

- 77 -

Il serait inteacuteressant pour continuer ce travail dextrapoler DX

polymegraveres plus eacuteleveacutes en utilisant divers polyholosides obtenu t ajregrave

hydrolyse meacutenageacutee de lamidon par chromatographie sur biogel jampr

exemple

Quoiquil en soit on a pu mettre en eacutevidence agrave propos de la forshy

mation daldeacutehyde malonique des diffeacuterences de comportement di rlucjo

vis-agrave-vis du rayonnement ionisant selon ou il est libre ou irccrrcr-icirc-

dans une chaicircne glycosidique Ceci incline agrave la prudence danc 1-JZ-J~

polation au polymegravere des reacutesultats trouveacutes sur un monomegravere

- 78 -

ANNEXE

Nous rappelons ici les uniteacutes utiliseacutees en radioactiviteacute et

nous indiquons leurs eacutequivalents biologiques geacuteneacuteralement fondeacutes

sur les effets que produisent les radiations ionisantes dans lorshy

ganisme

On trouvera les mesures pratiques fort bien deacutecrites dans la

thegravese de Monsieur Jean MORRE deacutejagrave citeacute

- 79 -

UNITE DACTIVITE

Le curie (Ci) Le curie caracteacuterise la source eacutemettrice

La masse de radioeacuteleacutement pour une activiteacute de 1 curie est tregraves

variable

mdash 3 tonnes duraniur 3S

mdash 09 rg de cobalt 60

mdash ^3 microgrammes dor 198-

Ceacutetait dabord lactiviteacute de 1 gramme de radium- Officiellement

cest la quantiteacute de tout radioeacuteleacutement dans lequel le nombre de

deacutesinteacutegrations est de

37 x 1 0 1 0 par seconde

Lactiviteacute massique ou speacutecifique est lactiviteacute par uniteacute de

masse dune substance consideacutereacutee Elle sexprime en curiegramme

ou en ses sous-multiples

UKITE DEXPOSITION OU DE DOSE EMISE

Le roentgen (R) Il caracteacuterise un faisceau de rayons X par ionisation

provoqueacutee dans 1air

On mesure ici la charge eacutelectrique transporteacutee

1 R = 2083 x 10 9 paires dions par croa dair

1 R = 16 x 101 paires dions pa granirc d air

1 R = t Ues cm3 dair = 770 Ues gramme dair

1 R = 677 r 10 e MeVcm3 dair standard

1 R = 0838 rad

1 R = 524 x 10 7 MeVg d a i r = 52 x 1 0 1 3 eVg d a i r

1 R = 0107 ergcm 3 d a i r = 869 e rg g d a i r

1 R = 93 e r g g d eau ou de t i s s u s v i v a n t s

- 80 -

UNITE DE DOSE ABSORBEE

Le rad Internatic nalement 09^3) raquo c est luniteacute de dose absorbeacutee-

Elle est fonction des caracteacuteristiques du champ de radiation o~

point consideacutereacute et de la composition eacuteleacutementaire do la natiegraverishy

en ce point

Elle est eacutegale agrave une eacutenergie diviseacutee r-ar une ira se

Indeacutependamment du temps passeacute agrave ceacuteder leacutenergie

1 rad = 100 t g de matiegravere quelconque irradieacutee

s 01 joule par kilogramme

La valeur du rad est sensiblement eacutegale agrave leacutenergie libss-bull- bull_--

de leau (ou des tissus mous irradieacutes) par an faisceau io r-yz X

tel que lexposition soit de roentgen

On peut se servir du rad avec des rayons X gamma neutre bull-bull-

trons protons

Remarques A une exposition de 1 roentgen correspond ure dose

absoijeacutee de

mdash 0869 rad dans lair

mdash 09S rad dans les tissus mous

mdash 08 agrave 097 rad dans leau pour des rayonnement

deacutenergie comprise entre 10 keV et 3 HeV

Si une chambre dionisation a donneacute pour des photons deacutenergie

infeacuterieure agrave 3 WeV agrave un certain endroit dans lair une exshy

position de 1 roentgen le corps humain agrave la mecircrce place receshy

vrait 096 rad

ME5DRES BIOLOGIQUES

Le LET (Linear Energy Transfert) 1 keVmicron deacutecrit leacutenergie

deacutepenseacutee drns les tissus en fonction de la longueur du parcours

LEBR (Efficaciteacute Biologique Relative) = I rayon X de 250 keV

dionisation speacutecifique de 100 paires dions par micron deau ou

de tissue Cest une ionisation speacutecifique-

- 81 -

Le REM (Radiological Equivalent Man) = effet biologique ducirc agrave

labsorption de 1 roentgen de rayons X ou gamma

Un rem = 1 rad X EBR

= EBR e rSEcirc d e tissus

Mesure indispensable agrave leacutetude de certains paramegravetres telles la

radiosensibiliteacute cer luniteacute pratique utiliseacutee pour les vashy

leurs de radiorrotec t _-i

Si lon connaicirct la dose absorbeacutee on peut passer acirc la notion

deacutequivalent de ucirczr2 en pondeacuterant la valeur trouveacutee par un facteur

exprimant le risque relatif correspondant agrave la qualiteacute du rayonshy

nement

Cest le facteur de qualiteacute FQ relieacute agrave la densiteacute des pheacutenomegravenes

eacuteleacutementaires dionisation et dexcitation au voisinage du parcours

de la particule chargeacutee

REM = RAD X FQ

Le rem correspond au risque encouru par un organisme huma_n ayant

reccedilu une dose de 1 rad de rayons X ou gamma

PRINCIPALES VALEURS DE FQ

Rayonnements FQ

X gamma 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale gt 003 HeV 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale lt 003 MeV 17

Neutrons thermiques 3

Particules infinies naturelles protons de faible eacutenergie neutrons rapides 20

Noyaux lourds de recul fragment de fission 20

Une personne soumise pendant un an agrave un flux de neutrons thermishy

ques de 700 Ncm asec recevrait un eacutequivalent de dose de 5 rem

laquelle est la dose annuelle maximale admissible fixeacutee pour la

cateacutegorie de travailleurs dits directement affecteacutes agrave des trashy

vaux sous rayonnements

- 82 -

Le rem est leffet biologique de 12 g de radi-m 226 agrave un megravetre

pour les tissus exposeacutes pendant une heure

Outre la quantiteacute deacutenergie ceacutedeacutee agrave la matiegravere irradieacutee il faut

tenir compte aussi du temps neacutecessaire pour deacutelivrer cette eacutenershy

gie

Une mecircme dose provoque des effets moins graves si elle est eacutetaleacutee

dans le temps Si le temps est suffisamment long une dose mecircme

importante narrive jamais agrave provoquer des effets dits seuils

Les normes de seacutecuriteacute (ou) doses maximales admissibles sont resshy

pecteacutees si lon calcule agrave lavance le temps de travail maximal

en preacutesence du rayonnement

En prenant lheure comme uniteacute de temps on aura

mdash deacutebit dexposition = en Rh

mdash deacutebit de dose absorbeacutee = en radh

mdash deacutebit deacutequivalent de dose = en remh

EFFETS SUR LORGANISME DEFINITIONS DES LOUES

Dose Maximum Admissible cest la dose totale de radiation reccedilue par

un individu et jugeacutee incapable de causer des troubles appreacuteciables

au cours de lexistence Elle varie sil sagit de la seacutecuriteacute inshy

dividuelle dune petite ou dune large fraction de la population

Concentration Maximum Admissible Elle repreacutesente la concentration de

chaque radioeacuteleacutement dans leau et dans lair qui apregraves obtention

dun eacutetat deacutequilibre dans le corps de lindividu qui la ingeacutereacutee

ne donne pas une irradiation corporelle totale deacutepassant une vashy

leur de 03 rem par semaine dans lorgane critique (organe le plus

sensible agrave ce radioeacuteleacutement)

- 83 -

Officiellement la CMA dun radionucleide est lactiviteacute volumique

de ce radionucleide dans lair inhaleacute c dans leau de boisson

qui pour une inhalation ou une ingr -ion exclusive et continue

entraicircne leacutequivalent de dose maxi al admissible au niveau de

lorgane critique lorsque leacutequilibre est atteint ou apregraves cinshy

quante ans dans le cas de radioeacuteleacutements agrave peacuteriode effective longue

Leacutequivalent de dose est deacutefini pour les besoins de la protection

Cest le produit de la dose absorbeacutee par le facteur de qualiteacute

le facteur de distribution de dose et dautres facteurs adeacutequats

bull C H mdash C H -I I

UN Off

- C - C H -I I

OHOH

H C - C H - C H mdash C H -I I I I OHOH OH OH

CHmdashCH-CHmdashCHmdash i I I I bull OH OH OH OH

bullCHmdashCHmdashCHmdash OH- CHmdashCHmdashCHmdashCII- CHmdashCH=CHmdash 0 - + 1

bullC-

1 1 raquo II 1 1 II OH OH 0 O- OH O

Meacutecanisme proposeacute par H SCHERZ

iIV3~SITS LE E2CIT t 3 C C r i l

HT ESS SCIZICSS

U K - A S 3 E L L 3 H I

- bull bull -23 _ _ D E _ _ 3 A _ -icirc_sos

agrave 5- ^ ~ VF

Le Vico-yreacutesident de lUniversiteacute

Universiteacute de Droit dEacuteconomie et des Sciences

A I X - M A R S E I L L E III H - DUSSARDIc2

FACULTEacute des SCIENCES et TECHNIQUES 1raquo SAINT-JEROME Rue Henri Poincar 13397 MARSEILLE CEOEX 4

81raquo -

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Imprimeacute par le Bureau de Documentation

CENCADARACi1E

Page 28: ETUDE DE LA FORMATION DE L'ALDEHYDE MALONIQUE AU COURS DE

I ig12 - Influence de deux mois de conservation de glucose irradieacute sur le spectre en lumiegravere visibleapregraves reacuteaction avec lATB 1 - Tempeacuterature de conservation + 30degC 2 - Tempeacuterature de conservation 0degC 3 - Tempeacuterature de conservation - 40degC

DO

53

2

f

05 laquo

03- ^y

01-

1 10

1 3 0

H u m i d i t eacute (

fig-13 ~ Influence de lhumiditeacute du glucose sur la quantiteacute daldeacutehyde maIonique radioformeacutee

- 27 -

Les radicaux de leau pourraient eacutegalement particix-er agrave leffet

protecteur en donnant par recombinaison le glucose de deacutepart ou

on modifiant 1 eacutevolution des radicaux mis en jeu laquoans la formashy

tion de laldeacutehyde- Cot aspect sera eacutetudieacute ulteacuterieurement avec

le rocircle des OH-

mdash U effet activateur preacutepondeacuterant aux teneurs en eau eacuteleveacuteer

correspondant agrave ce que lon deacutesigne par effet secondaire et at-

trifcuable aux radicaux de leau hautement reacuteactifs

radiation V glucose raquobull aldeacutehyde nalonique + autres produits de radiolyse

[radicaux intermeacutediairesmdashaldeacutehyde malonique + autres produits de radiolyse

f - Influence des piegraveges agrave radicaux libres

Laddition de K Br supprime les radicaux OH de leau formeacutes en

cours dirradiation La teneur en aldeacutehyde malonique est alors

constante pour des teneurs en eau comprises entre 0 et 75

g - Influence de la structure cristalline du glucose

La structure cristalline du glucose irradieacute contrairement agrave ce

qui a eacuteteacute observeacute avec laciditeacute radioformeacutee Q53]ina pas dinflushy

ence sur la quantiteacute daldeacutehyde obtenue On peut penser que les

diffeacuterences observeacutees entre les formes anomecircres du glucose ou eacuteii-

tre les divers sucres isomegraveres lorsquon effectue les irradiations

agrave leacutetat solide sont effectivement dues agrave la steacutereacuteochimie relative

des groupements hydroxyle

h - Influence de la configuration anomeacuterique du glucose (fig 14-)

A leacutetat solide le glucose 3 conduit agrave un rendement radiolytique

16 fois supeacuterieur agrave celui du glucose commercial qui est constitueacute

principalement de forme a comme nous lavons veacuterifieacute par chromatoshy

graphic en phase gazeuse des deacuteriveacutes trimeacutetfaylsilyleacutes

532 Longueur donde nm

^ i n uo-nerl re ri- o - r u ie arit-- -i a iagraveocirchyie na loni rv i i iofcrraeacute

t i^coo 0

^

CH2OH

tfUgrave Cs-^mdasho

r ~- L CHOH

HO^C 3 amp H OH

D-G111CQSE

CHOH CH2OH

anomfere (3 bull X _4Bnm_ere o-

Mar Liair-2 isotopiques

Cec cxjl-rierces nous ont conduit agrave travailler dans des corciii-

ii re ot pas rigoureusement anhydres puisque les composeacutes -

-- - o-i livreacutee er solution aqueuse Mais avec 10 dhuiriditv

-i ours lapparence physique dune poudre et la figjre S bull

ratre ue le rocircle de ces 10 est faible sur les proportion

jeacutehyde malonique radioformeacute

le coiution de glucose marqueacute (Cj ou C s ) est incorporeacutee de fa-

] lus homogegravene possible agrave du glucose froid anhydre la teneur

eau finale est de 10 le meacutelange est ensuite irradieacute agrave 0 Er-

Apregraves dissolution distillation sous vide et purification par v-

tnatographie du complexe avec lATB les concentrations en aldeacutehv

ma]onique sont mesureacutees en moleslitre par colorimeacutetrie (D0- gt

du complexe ATB) en se reacutefeacuterant agrave une courbe eacutetalon les activit

deacutetermineacutees par scintillation sont exprimeacutees en coups par 10 m

al de solution Capregraves deacuteduction du bruit de fond)

- 30 -

[As (malon)l As (glu) J A

nb coups Lactiviteacute speacutecifique As Crnalon) = des eacutechantillons

nb de moles est pratiquement constante au cours des trois derniegraveres opeacuterations

le complexe eit donc suffisamment purifieacute-

Or deacutetermine eacutegalement lactiviteacute speacutecifique As (gluj du glucose A devrait repreacutesenter la fraction dal-

JA deacutehyde malonique provenant de lextreacutemiteacute du glucose marqueacute (1 ou 6)

Cependant nous lavons vu le glucose est le siegravege dune radiolyse

i terne par les particules de lisotope radioactif- De laldeacutehyde

malonique marqueacute est susceptible decirctre produit en quantiteacutes daushy

tant plus importantes que le stockage avant irradiation a eacuteteacute plus

long Il ne perturbe pas de faccedilon appreacuteciable la densiteacute optique

agrave 532 n-m- (le glucose marqueacute est en quantiteacute neacutegligeable) mais

augmente lactiviteacute et par suite lactiviteacute speacutecifique

Afin de calculer le terme correctif du glucose marqueacute est ajouteacute

agrave du glucose froid deacutejagrave irradieacute dans les mecircmes proportions et les

mecircmes conditions que preacuteceacutedemment Laldeacutehyde malonique radioforme

non marqueacute est utiliseacute ici comme entraicircneur et on mesure lactishy

viteacute speacutecifique du complexe purifieacute que lon rapporte toujours agrave

celle du glucose pour tenir compte des fluctuations de marquage

|As (malon)|

[ AE (glu) J = B B

bull Cest en fait la diffeacuterence A - B qui repreacutesente la fraction dalshy

deacutehyde malonique formeacute par irradiation provenant de lextreacutemiteacute

eacutetudieacutee de la moleacutecule de glucose

Les reacutesultats sont rapporteacutes dans les tableaux 1 et 2

On peut en conclure que lorsque le glucose est irradieacute agrave 3 eacutetat soshy

lide agrave la teneur en eau de TO semblable agrave celle de lamidon inshy

dustriel 23 de laldeacutehyde malonique sont issus de lextreacutemiteacute alshy

coolique et 13 de lextreacutemiteacute aldeacutehydique- Aux erreurs dexpeacuteshy

rience pregraves la somme des fractions corrigeacutees est eacutegale agrave 1

Tableau ndeg 1

Glucose J C B

Teacutemoi El rradieacute

Chrolaquoatograpnie Ndeg 1 2 3 i 5 1 P 3 k 5

Concentration de leacuteluat 365 k8 bulla 237 86 155 6 81 15 x 10 mml

1er comptage corrigeacute 597 596 5gt2 258 31it 5668 2336 3152 4950 coups10 m

2egraveme comptage corrigeacute 599 ^95 53 223 30H 5658 2259 2758 52t3 coups10 mn

Activiteacute speacutecifique 1 16 12ltt 12 111 362 365 389 389 328 x 10- coupe10 mnm

Activiteacute speacutecifique 2 161 103 12 9ltt 350 365 376 3raquo0 ii 9 x 1C- coups10 mnm

Rendement total 60 33 7 E 53 20 10 E

IV ne ugravet J ^rrcc lion

ionibrc do ^oupjiO mn tour 0 rj iicoce Jo deacutepart

A c t i v i t eacute opocircciiiiue on coupunio Lev 0 ru du ^lucoiio -k iucircparl -

A c t i v i t eacute speacutec i f ique moyenne do 1 a Lileacutehy malonique p u r i f i eacute (coupanolc 10 mu) raquo t o 9

Propor t ion As mal or

AJ g l u

l-ro

Ai rrjaJu

riv

Giucoije i-C

I r r a d i eacute

Chromatographie Ndeg 1 1

2 3 lt

Concentration de leluatl 118 95 91 pound60 IS1- 1 Iuml 50 bull

1er comptage corrigeacute

2vvfi -yr-iit--

ActiviU- C- i fi

Rendement l rtaj

Terme de correction - V7fclt-

Nombre de coups10 mn pour 01 ce de gluc ose de deacutepart 9 600

Activiteacute speacutecifique en coupsmole10 mn du glucose de deacutepart 21109

Activiteacute speacutecifique moyenne de laldeacutehyde malonique purifieacute Ccoupsmolo10 mn) 45109

As malon Proportion mdash raquo 214 As glu

Proportion corrigeacutee

As maloni As malon] glu I As glu

lt 000

gt010 9

16 9 10 9

- 25 -

La moleacutecule daldeacutehyde malonique contient donc toujours soit le

bullarbone 1 du glucose (dans 12 des cas) soit le carbone 6 (dans

icirc de cac) ce qui exclut leacuteventualiteacute de formation agrave partir

de atomes t3 ou ^^5 dailleurs peu probable car elle neacuteshy

cessite deux ruptures de la chaicircne carboneacutee

- Propositions de meacutecanismes

Leacutenergie de la radiation va entre autre exciter la moieacutecylo w

TUagrave la rupture- La reacuteaction corrneicera par la scission de Is Iilaquo

son la plus faible Nous discuterons plus loin les facteurs cor c

rationnels qui peuvent orienter cette coupure initiale On peut

proposer deux meacutecanismesi compte tenu de la double origine de la

deacutehyde nalonique

a - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute alcoolique

La rupture initiale de la liaison heacutemiumlaceacutetalique peut ecirctre e

visageacutee comme une scission conseacutecutive au deacutepart dun radin

H du carbone 1 cette eacutetape endothermique neacutecessite enviroi

92 kcal

H OH 0 OK

c bull c

a (CH0H)3 (CH0H)3

S s c i s s i o n

0 CH MJrad bull CH

CH OH CH 2 OH

I glucose II

La rupture de la liaison C 3 - C 4 (83 kcal) et le deacutepart dun H

du carbone 6 (99 kcal) neacutecessaires agrave la formation de laldeacutehyde

malonique peuvent ecirctre suivis de leacutetablissement dune double

liaison C=C (-egraveh kcal) Un des radicaux (III) obtenus est un

glycol allylique On pourra consideacuterer un radical comme une

espegravece deacuteficiente en eacutelectron donc stabiliseacutee par loxygegravene-

0

copy

1 a iiflicircryde inaj -ije

bull bullbullgt i i^ i torrvid iuiro ( I I ) cnbi- ecirc t r e conf i r

ijfe e ocircviucircoicirc-cc- au la iuml ia ra to i ri- _ igt5] i a c ide 5

iquucirc (VI)

- 3 -

O CH

C

(CHOH)

I H r ~ CH

I Ciyii

I I

0

b - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute aldeacutehyacirci^-jg

Le deacutepart dur hydroxyle OK neacutecessite jie eacutere celle de la rupture de la liaison C mdash O heacuteria

Lattaque en C a est susceptible de conduire agrave selon le processus suivant compeacutetitif du preacute^

H 0--

-C

H C ^ OH

(CHOH)

I CH

ad

O CHjOl c_oi

I VII

- amp -

Apres coupure C3 mdash C4 et reacutearrai pounderrciit (^ kcaiuml )

H OH ii

iC mdash OS

CKOE

0 Ci

CiiOK

VII

Ciijugrave

VIII

i-aldeacutehyde iralcnirje cet obiom r ar hyagraveroiv^c -io bullbull

du dosage en milieu acide

- mdash c

CHO

0-0-

CHO f

r-CKO

aldeacutehyde malonique

Remarque On peut envisager aussi daboutir agrave la forme eacutenolique de

lacetal daldeacutehyde malonique cependant leacutenergie neacutecesshy

saire est supeacuterieure (19 kcal)

- 39 -

H 0

i C

| 1 HC

J -CHOH

CHOIi

1

CH

CB^OH

Examinons agrave preacutesent comment ce5 icirc pothegraveses saccordent avt-j It-J

variations observeacutees de rendemen radidytique en fonction des

conditions dirradiation et des aracteacuteristiques du glucose

mdash La preacutesence doxygegravene nest y -bull neacutecessaire pour lexplicatio

des deux meacutecanismes elle nu pas non plus dinfluence sur la

quantiteacute daldeacutehyde malonique ruiioformeacutee-

mdash La constance du rendement radiolytique en fonction du deacutebit de

dose deacutecoule de lobservation preacuteceacutedente les pheacutenomegravenes de

diffusion gazeuse (0= par exemple) nintervenant pas

mdash Il est difficile de relier les variations en fonction de la temshy

peacuterature dirradiation aux hypothegraveses eacutenonceacutees Si certaines

eacutetapes sont endothermiques dautres produisent de leacutenergie et

le bilan global doit ecirctre sensiblement nul puisque la concentrashy

tion daldeacutehyde malonique reste la mecircme entre O^C et 8odegC Or

les meacutecanismes a et b sont endothermiques Il na pas eacuteteacute tenu

compte des eacutenergies de reacutesonance qui peuvent stabiliser certains

radicaux (allylique en particulier) ni du facteur entropique

De plus le couplage avec dautres reacuteactions se faisant sur laushy

tre moitieacute de la moleacutecule est susceptible dapporter une partie

de leacutenergie neacutecessaire

bull b orvi- or 1er f a ib l e s irvv iri

rrv c i a eXfo i i Un-- i

bull bull i i i la x uvvc ceux AcircQ l - a H

j-t J iecirc^oxygl jTOise ai iJe kl ucircri bull

bull_bull bull-bull riri e reacutejerlto i t rbr

gtil - c K ^ e r t j cur ie tcie- er

et t ai a i J i t io ie c ^e bullbull t cera

c- F L( raquogtpound-huxi-- raquo j bull -e ieiJ ^orif or-

i -rtiiej ont r eacute a c t i v e s avi-c Loorr

iil io ia-icirc lec o rb i t a l e Libres de^

a^ u c t raiwar t ir a r a l l egrave l u a avec la

i L bull - o^c r--^le alt f l u^e ^ouc-

i- bull-bull - bull riabullbull- f ac i l i t e - d ouve r tu re

i-- a r j bull i bull s i o n acircani - anonegravere B uc

-ic- ccriit e offot i jr rcr-ierrert

fii- -ltbull - ircrta

g bullltx

v

0 0 n

R

lti o ^ v ~rv

0 0 B

I

A C F sont reacuteactives B D E sont inertes [55]- Incorporeacutees da

un cycle agrave 6 centres At B C conduisent aux trois conformations

dun composeacute anomegravere amp dont 2 sont reacuteactives D et E corresponde

agrave une forme o non reacuteactiveraquo dautre part S ne peut repreacutesenter -

cycle pyranose

0 -o-

1 I

CHjOH

etegravese dne attaque sur le carbone en position 2 dans le

iiicircre b est confirmeacutee par la quantiteacute daldeacutehyde malonique

formeacutee dans le glucose le galactose et le mannose En ef-

la corfiguratior anomeacuteriaue de ces trois sucres est iden-

(fcrne bullgt largement preacutedominante) et on peut penser que la

--ipatier au premier meacutecanisme est semblable La position de

roxyie e imposeacutee par lencombrement de CH sOH est eacutequato-

pcr ie glucose et le galactose et axiale pour le marrose

ior poundeacutereacuteraiemeit plus labile Expeacuterimentalement le mannose

it i uicirce quantiteacute daldeacutehyde ma ionique supeacuterieure agrave celle

oacirce et au galactose

Sriverraquo les conformations preacutefeacutereacutees

Glucose

OH en 2 equatorial OH en 2 axial

Or

OH en 2 equatorial

- lto -

Extrapolation aux polymegraveres

Les rendements radioly tiques rapporteacutes comme luniteacute deacutenergie le

rad agrave 1 gramme de matiegravere irradieacutee de deux polymegraveres le maltose

et le maltotriose sont intermeacutediaires entre ceux des formeacutee raquo ot

S du glucose

Or la conformation de la liaison glycosidique est ogt dans les deux

polymegraveres celle du reacutesidu reacuteducteur est principalement 5 (veacuterishy

fieacutee pour le maltose par chromatographic caseuco des deacuteriveacute- trishy

meacute thy 1 silyleacutes) Il semblerait donc qo tous les groupements arhy-

droglucose sont sensibles agrave leffet primaire -uils soient initia

lerert libres ou inclus dans une chaicircne gluconidique Dailleurs

dune part les meacutecanismes proposeacutes plus haut ne mettent pas en jeu

le carbone dautre part la diffeacuterence de position de 1 hydro-

xyle en t dans le glucose et le galactose eut sans influence On

doit donc tendre pour lamylose au mecircme rendement que le glucose -gt

tableau 3

ciyni CcedilH2OH

S OH A OcircH

Types de polymerisations de lamidon

amylopectine

)H OH Glucose 3 I rcsidu

^

llltlH 2 reacutesiduraquo

Kaltoeriost 3 reacutesidus

CBjO

deg J

C H2deg

CH20H CHjOH a l l o a o laquo I t roae

CHO

CH20H r i b o s

g l u c o s e

CHO

VII o mannosfl

CH 20H CH 20H CH 20H CHjOH guloae idoso galuctose taloiraquo

x y l o e c CHjOH

l y x o s e

CHO

t CH2QH

tfrytbro se

CH20H t h r eacute o s t

h Cil 20H

a l d eacute h y d e g l y c eacute r i q u o

Configuration dos ALDCSi-

- i7 -

III - ETUDE DE Lbull EFFET OcircECOJJD SE

L eacutetuje de la formatior daldeacutehyde rca Ionique agrave partir de sucirclu-

io do flu cosy a --to rrotiveacute- ir lo fait que dans 1aridor irdusi-

rou 1 avjii Jit ue -juantit or neacutegligeable deau est vrais erb la io

rcrt ro^ onsable cor me dans bullbull glucose hydrateacute d ure partie de ce - bull

-oliiL- ISMre part u - caioiC avait eacuteteacute proposeacute r-ar J ~ he r

bull Tit ^oj j t il eacutetait inter-- ant do -eacuterifier ses hypothegraveses

Le poundj ucose cet irradieacute sauf speacutecification cor traire raquo sr s-gtlu-

lion aiueuse agrave la concentra tir de C M i tempeacuterature ordinaire bull-

bull reacute seiee dair ei r la dose bullbull C i Mr ad-

Les quantiteacutes daldeacuteh malonique formeacutees sont alors beo-cou

Lus importantes aue celles et rveacutees lorsque le glucose est irradieacute

bull- leacutetat sec Cette diffeacuterence s t due agrave la tajue des moleacutecules de

jeluteacute par les radicaux radioft -es de leau (effet secondaire)

- La radiolyse de leau

Le meacutecanisme de formatio des radicaux libres de leau est encore-

incertain Toutes les th lories partent cependant de la repreacutesenshy

tation suivante de lionis- lion

rad +

0 raquo- iiuml30 + e

Ces deux espegraveces peuvent se recoisbiner et provoquer la coupure de

la l iaison 0 mdash H

e + ^ 0 + ^ H + OH

ou reacuteagir sur l eau [55 agrave 57

e + H_0 - OH + H

H^O + ItjO ~ H a 0 + + OH

H30 + OH m- 21^0

e + Iuml^O ^ H + OH

Enfin les eacutelectrons peuvent ecirctre rapidement hydrateacutes ( 1 0 - 1 1 sec) [5S]

e raquo- e~ Therm raquobull e~ aq

- i(8 -

Les espegraveces initialesreacutesultant Je lionisation de leau sont

donc H OH e~ aq

Dans un second ter-ps -lles peuvent engendrer des espegraveces moleacutecushy

laires stables

IcircOH

-r OH

Lors d i r r a d i a - i o n i eai ire 1 hydrorvrnc rjcleacuteculaire e t l e erc

-yde ihydrc t e ^ r t i i p e r t rajidere t bull ne r eacute a c t i o n er chaicircne

__y agrave 60]

Hi + OH mdash HO - ii

H + IcircLO laquo- bull 0 + OH

H + ^degs ^deg

L preacutesence doxygegravene dissous de nouvelles espegraveces transitoires

ont forneacutees

H bull- 0 2 ^ H0 2

2H0 2 raquo-2iE02 + Craquo2 OH reacuteagit avec i^O maintenant en

OH + H ^ ^ H0 2 +^0 excegraves devant H^ [57

H + OK raquo- K_0 ]

Leau pure ou satureacutee doxygegravene irradieacutee conduit agrave dec intermeacute-

diaires qui en se recombinant restituent plus ou moins rapidement -

leau de deacutepart _

Lorsquune partie des radicaux OH est utiliseacutee pour reacuteagir avec ^

un soluteacute par exemple le glucose il y a accumulation de peroxyde S

dhydrogegravene -

i

- 9 -

1 i i 2 0 mdash H + Z OH

K K + 2 0 2 H 0 2

2 HO s - Kg0 3 + 0 2

2 pound plusmn j c o s e + 5 OH raquo p r o d u i t s de r a d i o l y s e

c ^ l u c o r - e + ^ H 0 + 0

La presence de peroxyde dhydrogegravene dans les solutions io r_ r

ou agraveaicircu 1urido humide ( jgt t) irradieacute a eacuteteacute er effet mcrtreacuteo

colcagraveneacutetrie [5S] Il ne provient pas du glucose- lui-mecircme r -

en trouve pas jar irradiation agrave leacutetat sec [59] [^0]

Irflueree des conditions dirradiation et des caracteacutericti -

a - influence de la dose et de la concentration

Lors des irradiations du glucose sec ruuz avons noteacute bullbullbull

quantiteacute daldeacutehyde malonique variait lineacuteairement ave bullbullbull

pari la dose dirradiation et la quantiteacute de produit irr--

dautre part-

Les caracteacuteristiques de leffet secondaire sont sensiblerie

diffeacuterentes (fig 15 et 16)

mdash Ainsi la concentration daldeacutehyde malonj icirci crnicircl i v ^

dose et tend vers une limite Aux fortes doses dirradiai c

et aux faibles concentrations de glucose on observe de

plus une deacutecroissance Ceci peut ecirctre imputeacute agrave la radiolc

de laldeacutehyde malonique ou agrave sa destruction par reacuteaction

secondaire avec un autre produit de radiolyse par exemple

aldeacutehyde malonique - raquoraquo hydroxy-alcoyl peroxyde mdash-^ acide maionicr-

En outre la formation daldeacutehyde malonique est indeacutependante

de la teneur initiale en glucose dans un certain domaine do

concentration On peut adopter pour expliquer ces variations

une hypothegravese voisine de celle de ALTMANN [61]

- 50 -

Dose (Krad)

ir 15 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde malonique agrave partir de solutions de glucose

M 1 - concentration initiale du glucose TcggF

M 2 - concentration initiale du glucose -7mdashbull 3 - concentration initiale du glucose

2D

- 51

c j CM [ C O

oj

02

10 r2 i6-i 21G1 [Glucose] mi

figlb - Influence de la concentration initiale en glucose sur la variation de la quantiteacute daldeacutehyde malonique radiofonnee (solution eau dis t i l leacutee dose 0 f5 Nrad)

o c lu

-bull M bull i f bull u - 1

r - a r - i - a w c bull 1- bull i -ni

dcc- J i r r a d i a t i o r

^ = i(UcircH k (Pbdquo ) (oH) d eacute d u i t de raquo- (lt) e t ( 3

o o r r s c Gi d u t r _ i t u

f a ~ t e u r de c c r v e r c i c r G It r e r d c n e j t e f o r n a t i o den aux Oli G 1 - D e t i c ue~- v a l o j r i u i t i a l e u du g l u c o s e e t de P

l e - r a d i c a u x d i j i a r a i s j e n t e C ~ 1 0 ocirc e c Donc

agraveOH

7 OH =

bullpoundbull ampC e t u GOH = OH ( k g l u 0 + kj P Q )

cr GOH

en r e m p l a ccedil a n t d a n s ^

dll k a G(OH)

ltD ~ k g l u 0 + k p P 0

( g l u ) on p o c e K = k a [G ( 0 H ) 1

k g l u Q + k P 0

9- ^ j j = K ( E l u ) = K ( c i u 0 - M)

- 5 -

(glu - M) = K M d H - d (8 l uo H) car gluc - constarte

= - A ducirc (eiu0 - K)

^ glu - H = C e c o

pour D=0 K=0 C=poundiu0

15- Cpoundiu0 - Hy = giuc (e gt

U M = gluc (1 - eK D)

la representation de cette fonction est donneacutee firre

La juartiteacute de produits radioforrceacutes donc daldeacutehyde maloniyue

ivor la dose puis tend vers une limite

Le- reacutesultats expeacuterimentaux sont plus complexes et aux fortec

plusmnoir lavons vu laldeacutehyde malonique est lui-mecircme deacutetruit

Un calcul semblable permet dexpliquer lindeacutependance viocirc~agrave-

de la concentration initiale de glucose

par deacutefinition on peut eacutecrire

i amp r I u l icirc k bull (G OH) 1 dH

k1 elubdquo + le P

dapregraves 8

k G (OH) 6 GM = S i uo G M = rendement de

k glu0 + kp P 0 formation de

17- agrave - -Jpound-L_ bull _Ji_ipound G H k G(OH) k glu0 G(OH)

Lorsque gluQ ^ P Q GM est indeacutependant de la concentration en

glucose

Cest le pheacuterioegravene important traduit par la courbe theacuteorique figu

et observeacute expeacuterimentalement figure 16

G i j 0

Dose

f i r - - Repreacutesenta t ion graphique de M = J 1U 0 (1 - e~ )

Glo 0 laquop Glu 0 gtP 0

fig T8 - Representation graphique de J_ k 1 kp Po gH gTOcircET (en fonction de la concentration en glucose)

k iTOcircST + k glu0

- gt -

I l faut orf i otor ro l e ra ort r^-U-hy it- ma i oni-jue radifucircrir

lt- io t-ilaquobull-bull i rr iitgt -bullbullbull ru i r --lArab L lt-ltt laquoari a gt oree

r ^ t i c bullbull f~-bull OJ-o aug^ei i c i i ^ - t -- l nvu- v irL- f a i t

bullbull bull bull L r jr t M - i - ra o^^ av-- le r - 1 -

ni bull i- rcrt v J 3 rt i ~i l i ocirc rerre CH

ave- JI k ie 16 CH M - 1 2 c 1

Lour ad ii tier avs irra-Jiatio di iie la -j-uajLiiI- daldeacutehyde ma-

loni jue (fie- ^ ) ampJ- revanche lef fc t est iwcroocirc apregraves saturashy

tion dec solutions par le p rot oxyde dazote bdquoG qui induit la forshy

mation dec radicaux OH agrave partir des eacutelectrons aqueux (fig 22)

e aq + iumli20 raquo- K 3 + 011 k = 86 1Q 3 M1 sec 1 [63]

Lespegravece reacuteactive de 1eau responsable de la formation de 1AH

es donc bien le radical OH

- 5 -

fig 19 - Influence de la concentration en glucose sur le nombre de moles dAM radioformeacutees par moleacutecule de glucose-

- 56 -

i

j

532 1

i O a 1

i 20 bull

1 i

10 lt

i

^y 2 4 6 8 10 12 Pil

fig 20 - Influence du pH dirradiaiumliOiumli sur la formation daldeacutehyde aaloiugraveque laquo (solution molaire de glucose dose 2 Hrad)

tPieges agrave OH] m

fig 21 - Influence de la concentration de divers piegraveges P -iia libres sur la formation daldeacutehyde malonique -~u - -s - lirradiation Y du glucose en solution -olcire

1 - CH3 CH OH

2 - CCH) CE OH

3 - K Br

60 -

- 5 mdash 1

51er-

f iCcedil 22 - Evol^t io le -I-ilv^- ial^1i c x ucircaii1 ormeumlegrave ^onct ion de la conceji trat icirccr uc ^IUCQJU OU preacutesence de

mdash 1 - KbdquoQ

mdash 2 - Teacutemoin eau distilleacutee

mdash 2 - CK3 CH OK

- 61 -

kcrarrie Le r a d i c a l OH ea t connu pour ecirc t r e un pu issan t cxyia

r eacute a c t i o n avec KMn04 e s t pa r exemple l a s eu l e oj i l J

j o r t orrre ur r eacuteduc teur - Dune jjianiere geacuteneacute ra l e i l

s u s c e p t i b l e d a r r a c h e r un hydrogegravene

H K

I ^ I R C mdash 0 mdash K ^ O H raquo - H C f R mdash C C

I ^ I R fi

E rrilie busiq-je i l e s t deacutecoEposj e t le r a d i c a l C

possegravede des p r o p r i eacute t eacute s semblables

OH OH mdash HjO + 0

K K

I ~ ^ _ R mdash C mdash 0 mdash H ltdeggt0 R mdash C mdash 0 + vil

I ~ I R R

R R

I I O H + S mdash C OH R mdash C mdash 0 + K_

I

- Marquages isotopiques

A une solution 5 10 M de glucoso pH 1 1 satureacutee doxygegravene esz a c

teacutee une faible quantiteacute de ce sucre marqueacute au 1 4 C en position Cx

ou C s

Apregraves irradiation (5 Mradi 130 kradh) laldeacutehyde malonique est

seacutepareacute comme preacuteceacutedemmentraquo Les purifications du complexe ave 1 bull

sont effectueacutees par cristallisations successives dans leau et par

chromatographic de partage sur colonne de cellulose Lactiviteacute

speacutecifique eacutetant constante au cours de 5 opeacuterations on estime que

le complexe est suffisamment purifieacute

Glucose rrgtaroieacute on p o s i t i o n

11deg c r i s t a l ltdeg c r i s t a l - ^ 0 u r i i U a l i c c r i s t a l icirc e l u a t chrc-

i - a l ( n o i e s ) i bull 0 mdash - Q- V 10 - 5 10 _ - 0 06 10-

A t i v i t eacute t o t a l e VL- 0 s i Mi tes

10 o i 1 C S i j 10- J 0 1 0 t is- 10 e

- i v i t ocirc s p eacute - i - i 21 10

0 1 ) h

jucircoitioi ugrave

bull - i m a l I n o l e ocirc ) 1 1 8 E io-= 115 1 0 - 6 03igt 1 0 0187 10 - 0 05^ 1 0 _

gtbullbullbull ivitiuml t o t a l e o rs 10 minutes

o- bull5 10= i 10 s idj 1 0 - e10 10-

- icirc i v i t eacute speacute = i -3V o 1 0 iK 10 1 c iraquo 1 0 1 0 ltt 1 0 1 0

b 1 0 1 0

i ----is~iumlrt - S bull - - bull bull - -JIuml l ^ 1 5lt

La r a d i c l y s e i n t e r n e e j t i c i neacute^IigeaLiO levant c o l l e p rodui te r-ar

le rayonnement car l a juantivl- Jali-Shv-Jc- ralor i ^ e ferrreacutee ir

i r r a d i a t i o n 7 e s t t r egrave s s^ i icirc r i eure gt e ucirc p glucose j e

Les bull amprOto rer-reacute^prrTit rraio-iq^e contenant l e carbone rcarqueacute -n-t bullbullbull-i- - - LJvemert de 8 igt e t

10 icircioir 1^ -lLiBaiiumles a ldeacutehydiqje e t a l c o o l i q u e

P ropos i t i ons de ae--ajd^mea

ues meca-Jpoundr5 voa r -_-

i-i-jpound lt--v-2- -Liri T L

v l a i t que- l-Mg-^t ^ t i

viuml-ovoja^ pour l a r a d i o l y s e en mi l ieu

-bullelle en s o l u t i o n en tenant compte

r a d i c a l -OH de l e a u

- 63 -

On peut concevoir que lattaque du radical OH conduise agrave

chement de H- sur lhydroxyde du carbone t

H OH

Y CHOE I CKOH

I HCO^K iO

CK OH

1

H OH -C I CHOH I CHOH

HCO I

mdashCH I CJLOH

II

Le rearrangement du radical II aboutit apregraves rupture de la

C mdash C au composeacute III

H OH

-V CHOH

H C amp + 7 kcal

mdash-c

I CHOH i CHOH

CHjOH II CHCK III

te composeacute III peut ensuite eacutevoluer agraveampns deux voice digegravere1

H ^0

I

a - Hydrolyse de la liaison aceacutetalique

CHO

CHOH

__ CHOE CHOK

COM

CEO

CKOH

CE OH

IV

l

H OH C

_ II

v- 2 C bullbull=lt-

Laiiic - i et cr suite rOcej^aire dc

-ur ie carl-o-e c du r a d i c a l V c e t t e

j i t d i rec te-re c o i t ar i i t e r n eacute -

cc

c

CHC

ci-

ildeacutehyde r-aicrirje

rc conditions expeacuterimentales to de laldeacutehyde ralonique sont

i icr-eacutes i partir de lextreacutemiteacute aideacutehydique

Counure horolytiaus de la liaison acetaliccedilue

Le radical III pourrait aussi conduire apregraves coupure horcolytique

de la liaison C mdash 0 heacuteniaceacutetalique sercolable agrave celle postuleacutee en

rrilieu solide s la forme eacutenolique de laldeacutehyde nialonique

K 0)

l c I

CHC i I CHOK CKO

CKO

omdash-mdashOH

CE OH

III

8h kcal CH I CKOE

- 6J -

CHO CHO

I I bullCHOK laquo- CH

f 1 ltCHOli CKOH

XII XIII

lit-rai responsable de la formation ugrave partir de bullbullbull-

rLi al tccli ie I riucose de seulement 0 de laldeacutehyde- r-~

Or p e t er effet penser quen milieu liquide bullbull

r aux pi extrecircmes lhydrolyse est plus facile

la -jeupure horr-dy tique

biccussion

Le-iuml variations de la concentration en aldeacutehyde mala ni que ob^t rv----

en fonction de la dose dirradiation et de la concentration e -

bullcse sert compatibles avec tout node daction indirecte

Lee effets de xalcooi du bromure de potassium et du protoxy-i--

d --ote ronf irment i attaque initiale des radicaux OH

linfluence de loxygegravene est nulle et ce gaz nest pas impliqueacute

dans lexplication des rcecanisres

I] est difficile de comparer les rendements raaiulj tidies du glushy

cose du mannose et du galactose les pourcentages relatifs dej

formes or et 9 eacutetant diffeacuterents en solution dans leau

En milieu basique la stabilisation de la forme eacutenolique de lalshy

deacutehyde malonique peut expliquer le rocircle favorisant dune eacuteleacutevation

de pH

En conclusion les meacutecanismes proposeacutes ici sont assez diffeacuterents

de ceux deacutecrits par Scherz Nos reacutesultats expeacuterimentaux ont montreacute

en effet que dans les conditions dirradiation utiliseacutees (solution

dilueacutee pH eacuteleveacute) laldeacutehyde malonique provenait contrairement agrave

lhypothegravese de cet auteur principalement de lextreacutemiteacute aldeacutehydique

du glucose

- CC -

- Extrapolation aux polymegraveres supericirz (fipound- 2)

La comparaison des re demets Ju glucose du rraltose et du maltti-

trio^e net e eacutevidence le roio Au r^rb^nc i

Lorsc- roi -vi o-t xrri li ]eacute in la lai^oi pound lycos i il j e il ny

a plu s pe_- it i 11 teacute d at tu e r ar 1er r in aux Li je eau corrt-

il est oslieacute dans les meacutecanisme- deacutecrits r 1J- ha-it

Seul lej cyles A correspondant bull 1 ex i reacuterri teacute rcr reacute iuc t ri -e

chaicircre irrite cdiraieit i laldeacutehyde rralcri pjc (ne hydre lye

de la liaison jlycosidique serait neacutecessaire) Jre f ra bull tio Je r

dicaux CH Je leau part ici erai t r le y-le E C - d autr-s

reacuteactions et eraii or censeacute ueje LIA Li lisat le - ia [reduction

daldeacutehyde rraionisue -iui deacutecroicirctrait e fonctic de la lorQuer

la chaicircre

Jre extrapolation ugrave 1 any lose condi t ugrave admet tre vc leffet bull-bull

condaire serait donc neacutegligeable Ceci cat en accord avec les reacuteshy

sultats obtenus sur lamidon irradieacute agrave leacutetat solide pour lequel

les concentrations agravealdeacutehyde malonique r augmentent pas aux forshy

tes humiditeacutes contrairement agrave ce que lon pourrait attendre de

1effet secondaire

Dans 1isomaltose les carbones 4 des deux cycles sont libres et

rien nempecircche quapregraves hydrolyse ils participent tous deux agrave la

formation daldeacutehyde malonique cest ce quon observe en effet

expeacuterimentalement

67

fig- 23 - Irradiation du glucose et de ses polymegraveres en milieu liquide agrave diffeacuterents pH

1 - glucose

2 - maltose

5 - maltotriose-

oi^h^-uirifmdash

te rr--t lti J u b i

i _a JOI-bull i bullbull l-it-hyis rraiori _bull = oer est ajouta -J volume

A_-ide d thiobarbiturique 072 g

Acide trichloracitique 1 y g

1^0 QSP 100 ml agrave 20degC

Arregravef chauffage agrave 6CdegC pendant 60 irn le meacutelarge est refroidi et

lu densiteacute optique agrave j32 rn est lue agrave laide dun spectrophoto-

mttre Optica CFt R

EVAPORATION DE LALDEHYDE MALOKIQUE

Laldeacutehyde malorique est seacutepareacute ainsi que tous les produits de

radiolyse volatils par evaporation sous vide agrave ^ucircdegC et piegeage

agrave -TS6degC (fig 26)

La solution est preacutealablement acidifieacutee par 2 ml HCL

- 69 -

qgSTALLISAilOi DU COMPLEXE

Le- -urj IP-XC ATB-AM r eacute c i i t e c o u s ic r rce -le p a i l l e t t e s d eacute c

^J^-L uprucirc i a c i d i f i c a t i o n (HCL lt m l e t r e f r o i d i s s e r c e r t -ie

bull-iorr a r j e - j r c ^ I i e s t e n s u i t e f i l t r eacute s u r v e r r e f r i t t e H C t

JHtfCKATUuiiAiiilE

J bullbull 2- bull bull bullbullbull bull i Uo- a o i i U icirc L O _oro i c r e

bull i a v bullbullbull 1 bullbull c e- f i non a r t i bull J I O ^ s e n t eacute l i - i n eacute e s

icirc-e a v-- bull 1- i e u i a -bull= gt r J e deacute - a r t a t i c

c u i -bull--- lt iy irp l e x t- bdquo o n t a_L xiquCC-r ^ ic-

bullie taille aj ro rieacuteo aux quantiteacutes agrave purifier Un lavage gt

i iric I AT5 te lCA ei egttc-G et diverc produits de raJic

Le Oi ugte ~Lt ensuite -JluC par u ir-eacute lange ea - ampiumltce

mdash mdash Par compteurs type GEIGER KULLER les solutions ( C C bull=

iz eacutevarcreacutees agrave laide ciun eacute iradicircaeur sur des coupelle i -

niriurr Ces d e m i Ore dont introduites dans lappareil e bullbull

tauje ett automatique

Par scintillation liquide Apregraves oxydation dans un four agrave catiy

le C0 marqueacute est recueilli dans pound0 ml du meacutelange suivant (fir bull

Pour un litre

220 mi dalcool meacutethylique (solvant)

330 ml de pheacutenyl-eacutethyl-amine (fixateur de C0 S)

fOO ml de toluegravene (scintillateur primaire)

7 g de Butyl PBD (scintillateur secondaire)

pu ml deau (solvant)

Lactiviteacute est mesureacutee par scintillateur liquide

PREPARATION DALDEHYDE MALONIQUE POUR ETUDE EN LUMIERE UV

Laldeacutehyde malonique teacutemoin est preacutepareacute par hydrolyse acide du bis-

dimeacutethylaceacutetal du commerce (10 ml de solution molaire dacetal

2 ml HCl concentreacute chauffage agrave 30degC pendant 60 mn) (fig 24 - 25)

- 70

fig Zh - Influence de la concentration en acide sur lhydrolyse du bis-dimeacutethyl aceacutetal de laldeacutehyde malonique (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique agrave 267 ira)

- 71 -

fig- 25 - Influence du temps de chauffage agrave 600 sur la formation daldeacutehyde malonique par hydrolyse acide du bis-dimeacutethyl-aceacutetal (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique

267 ara)

ro c IUgrave-U -iu bull c a lt-T ur e^ ^Oucircte-bullbull-- bull - UL Zul i o bull bull bull

To IOiit agtregraves chauffage i^^C agrave I ocirctuve ^ojjj^^i i h e a r e r

ADUIIIC -ii- x-^r

t i l e e s t oifLCicircueacutee j ^ r

a) lyoLhplusmnlXLnzij bull icirc- ^ e l a ^ e tie icjij de ] lii-oae e t do KBr

t J -lplusmnlirO JX ougt2rcs

- 73 -

DIFFERENTES FORMES CRISTALLINES DE GLUCOSE

Glucose du commerce (Prolabo) anhydre ou monohydrate

Sirop de glucose eacutevaporeacute sous vide (20 mrr Hg 30degC) agrave laide dun

rotavapor Biiumlchi ou dans un dessicateur en preacutesence de P_Ofl

Glucose lyophiliseacute agrave laide dun appareil Sogev type Subii-i

CHROMATOGRAPHIES GLC

Preacuteparation des deacuteriveacutes trimeacutethylsiJyleacutes Le sucre J5 mg) est

dissous dans 1 ml de N N dimethyl formamide qui a our proprieacuteteacute

nous lavons veacuterifieacute de conserver la configuratio anomerique La

silylation est reacutealiseacutee par 1 ml de N 0- bis-tri-ieacutethyl-silyl-

trifluoro-aceacutetamide O de trimeacutethyl chlorosila _e) Le deacuteriveacute obshy

tenu est susceptible decirctre chrouatographieacute en aase gazeuse

Chromatographie La chromatographie est effectue sur colonne SE 30

(2 m 18 de pouce) par eacutelution isotherme (c onne 200degC injecteur

250degC deacutetecteur 250degC) agrave laide dun chrom ographe F 30 Ferkin

Elmer

pH DIRRADIATION

lgtc TgtH -cyous sont nxeacutes par des tampon phospnate 05 M et les

pH extrecircmes sont obtenus par addition e soude ou dacide chlorhyshy

drique -

NOTA Le pH varie tregraves peu (lt 1 pIT en cours dirradiation dans

ces conditions

Vide primaire Coton de virra

Azote

liquide

(-1B0raquo Ciuml-

f

riuml 11

sp

l i Soj-ution U C - Glucose _ -

Agitateur bullbullgnetiqua

MEGE I I PIEGE 2

fig-26 - Meacutethode dextraction sous pression reacuteduite des deacuteriveacutes volatils scheacutema de principe

- TJ -

agrave Mlaquoraquoi|tugtl control (-were)

D D

f i g 28 - Meacutethode doxydation des composes marqueacutes ( intertechnique S A I l l bullcheacutema de principe)

- 76 -

CONCLUSION

Au cours de ce travail nous avons vu que laldeacutehyae malonique

Dcuvait ecirctre formeacute directement par irradiation du glucose sec ou par

1intermeacutediaire des radicaux de leau lorsque cette derniegravere eacutetait

preacutesente

Les meacutecanismes reacuteactionnels que nous avons proposeacutes ne sont sans

doute pas la traduction exacte de la reacutealiteacute mais ont lavantage decirctre

en accord avec les reacutesultats expeacuterimentaux

Leffet direct conduit agrave une production daldeacutehyde malonique proshy

portionnelle agrave la dose indeacutependante du deacutebit de dose de la temshy

peacuterature dans un vaste domaine de la preacutesence doxygegravene et de

leacutetat cristallin du glucose En revanche la teneur en eau et la

forme anomeacuterique du glucose jouent un rocircle important Par marquage

isotopique on a pu montrer que les deux extreacutemiteacutes de la moleacutecule

du glucose participent agrave la formation de laldeacutehyde malonique

Lextrapolation aux polymegraveres lineacuteaires (maltose maltotriose) met

en eacutevidence lindeacutependance du rendement de radiolyse vis-agrave-vis de

la liaison a 1 - 4 et permet de penser quil tend vers celui du

6 I ^ u i i c ugraveo110 i camelo te

Leffet indirect est lieacute agrave laction des radicaux OH de leau Il

se manifeste lorsque le glucose est irradieacute agrave leacutetat suffisamment

hydrateacute ou en solution Dans ce dernier cas et en accord avec la

theacuteorie geacuteneacuterale la concentration daldeacutehyde malonique est indeacute-

peacuteiiugravecujLt de la concentration en glucose dans une large mesure et

ne varie pas proportionnellement agrave la dose Loxygegravene est sans inshy

fluence notable mais on observe une forte activation aux pH eacuteleshy

veacutes Lutilisation de 1 4 C a permis dattribuer agrave lextreacutemiteacute aldeacute-

hydique du glucose lorigine de la plus grande partie de laldeacutehyde

malonique La polymeacuterisation du glucose par liaison 01-4 entraicircne

une diminution du rendement radiolytique Ainsi leffet indirect seshy

rait neacutegligeable dans lamylose

- 77 -

Il serait inteacuteressant pour continuer ce travail dextrapoler DX

polymegraveres plus eacuteleveacutes en utilisant divers polyholosides obtenu t ajregrave

hydrolyse meacutenageacutee de lamidon par chromatographie sur biogel jampr

exemple

Quoiquil en soit on a pu mettre en eacutevidence agrave propos de la forshy

mation daldeacutehyde malonique des diffeacuterences de comportement di rlucjo

vis-agrave-vis du rayonnement ionisant selon ou il est libre ou irccrrcr-icirc-

dans une chaicircne glycosidique Ceci incline agrave la prudence danc 1-JZ-J~

polation au polymegravere des reacutesultats trouveacutes sur un monomegravere

- 78 -

ANNEXE

Nous rappelons ici les uniteacutes utiliseacutees en radioactiviteacute et

nous indiquons leurs eacutequivalents biologiques geacuteneacuteralement fondeacutes

sur les effets que produisent les radiations ionisantes dans lorshy

ganisme

On trouvera les mesures pratiques fort bien deacutecrites dans la

thegravese de Monsieur Jean MORRE deacutejagrave citeacute

- 79 -

UNITE DACTIVITE

Le curie (Ci) Le curie caracteacuterise la source eacutemettrice

La masse de radioeacuteleacutement pour une activiteacute de 1 curie est tregraves

variable

mdash 3 tonnes duraniur 3S

mdash 09 rg de cobalt 60

mdash ^3 microgrammes dor 198-

Ceacutetait dabord lactiviteacute de 1 gramme de radium- Officiellement

cest la quantiteacute de tout radioeacuteleacutement dans lequel le nombre de

deacutesinteacutegrations est de

37 x 1 0 1 0 par seconde

Lactiviteacute massique ou speacutecifique est lactiviteacute par uniteacute de

masse dune substance consideacutereacutee Elle sexprime en curiegramme

ou en ses sous-multiples

UKITE DEXPOSITION OU DE DOSE EMISE

Le roentgen (R) Il caracteacuterise un faisceau de rayons X par ionisation

provoqueacutee dans 1air

On mesure ici la charge eacutelectrique transporteacutee

1 R = 2083 x 10 9 paires dions par croa dair

1 R = 16 x 101 paires dions pa granirc d air

1 R = t Ues cm3 dair = 770 Ues gramme dair

1 R = 677 r 10 e MeVcm3 dair standard

1 R = 0838 rad

1 R = 524 x 10 7 MeVg d a i r = 52 x 1 0 1 3 eVg d a i r

1 R = 0107 ergcm 3 d a i r = 869 e rg g d a i r

1 R = 93 e r g g d eau ou de t i s s u s v i v a n t s

- 80 -

UNITE DE DOSE ABSORBEE

Le rad Internatic nalement 09^3) raquo c est luniteacute de dose absorbeacutee-

Elle est fonction des caracteacuteristiques du champ de radiation o~

point consideacutereacute et de la composition eacuteleacutementaire do la natiegraverishy

en ce point

Elle est eacutegale agrave une eacutenergie diviseacutee r-ar une ira se

Indeacutependamment du temps passeacute agrave ceacuteder leacutenergie

1 rad = 100 t g de matiegravere quelconque irradieacutee

s 01 joule par kilogramme

La valeur du rad est sensiblement eacutegale agrave leacutenergie libss-bull- bull_--

de leau (ou des tissus mous irradieacutes) par an faisceau io r-yz X

tel que lexposition soit de roentgen

On peut se servir du rad avec des rayons X gamma neutre bull-bull-

trons protons

Remarques A une exposition de 1 roentgen correspond ure dose

absoijeacutee de

mdash 0869 rad dans lair

mdash 09S rad dans les tissus mous

mdash 08 agrave 097 rad dans leau pour des rayonnement

deacutenergie comprise entre 10 keV et 3 HeV

Si une chambre dionisation a donneacute pour des photons deacutenergie

infeacuterieure agrave 3 WeV agrave un certain endroit dans lair une exshy

position de 1 roentgen le corps humain agrave la mecircrce place receshy

vrait 096 rad

ME5DRES BIOLOGIQUES

Le LET (Linear Energy Transfert) 1 keVmicron deacutecrit leacutenergie

deacutepenseacutee drns les tissus en fonction de la longueur du parcours

LEBR (Efficaciteacute Biologique Relative) = I rayon X de 250 keV

dionisation speacutecifique de 100 paires dions par micron deau ou

de tissue Cest une ionisation speacutecifique-

- 81 -

Le REM (Radiological Equivalent Man) = effet biologique ducirc agrave

labsorption de 1 roentgen de rayons X ou gamma

Un rem = 1 rad X EBR

= EBR e rSEcirc d e tissus

Mesure indispensable agrave leacutetude de certains paramegravetres telles la

radiosensibiliteacute cer luniteacute pratique utiliseacutee pour les vashy

leurs de radiorrotec t _-i

Si lon connaicirct la dose absorbeacutee on peut passer acirc la notion

deacutequivalent de ucirczr2 en pondeacuterant la valeur trouveacutee par un facteur

exprimant le risque relatif correspondant agrave la qualiteacute du rayonshy

nement

Cest le facteur de qualiteacute FQ relieacute agrave la densiteacute des pheacutenomegravenes

eacuteleacutementaires dionisation et dexcitation au voisinage du parcours

de la particule chargeacutee

REM = RAD X FQ

Le rem correspond au risque encouru par un organisme huma_n ayant

reccedilu une dose de 1 rad de rayons X ou gamma

PRINCIPALES VALEURS DE FQ

Rayonnements FQ

X gamma 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale gt 003 HeV 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale lt 003 MeV 17

Neutrons thermiques 3

Particules infinies naturelles protons de faible eacutenergie neutrons rapides 20

Noyaux lourds de recul fragment de fission 20

Une personne soumise pendant un an agrave un flux de neutrons thermishy

ques de 700 Ncm asec recevrait un eacutequivalent de dose de 5 rem

laquelle est la dose annuelle maximale admissible fixeacutee pour la

cateacutegorie de travailleurs dits directement affecteacutes agrave des trashy

vaux sous rayonnements

- 82 -

Le rem est leffet biologique de 12 g de radi-m 226 agrave un megravetre

pour les tissus exposeacutes pendant une heure

Outre la quantiteacute deacutenergie ceacutedeacutee agrave la matiegravere irradieacutee il faut

tenir compte aussi du temps neacutecessaire pour deacutelivrer cette eacutenershy

gie

Une mecircme dose provoque des effets moins graves si elle est eacutetaleacutee

dans le temps Si le temps est suffisamment long une dose mecircme

importante narrive jamais agrave provoquer des effets dits seuils

Les normes de seacutecuriteacute (ou) doses maximales admissibles sont resshy

pecteacutees si lon calcule agrave lavance le temps de travail maximal

en preacutesence du rayonnement

En prenant lheure comme uniteacute de temps on aura

mdash deacutebit dexposition = en Rh

mdash deacutebit de dose absorbeacutee = en radh

mdash deacutebit deacutequivalent de dose = en remh

EFFETS SUR LORGANISME DEFINITIONS DES LOUES

Dose Maximum Admissible cest la dose totale de radiation reccedilue par

un individu et jugeacutee incapable de causer des troubles appreacuteciables

au cours de lexistence Elle varie sil sagit de la seacutecuriteacute inshy

dividuelle dune petite ou dune large fraction de la population

Concentration Maximum Admissible Elle repreacutesente la concentration de

chaque radioeacuteleacutement dans leau et dans lair qui apregraves obtention

dun eacutetat deacutequilibre dans le corps de lindividu qui la ingeacutereacutee

ne donne pas une irradiation corporelle totale deacutepassant une vashy

leur de 03 rem par semaine dans lorgane critique (organe le plus

sensible agrave ce radioeacuteleacutement)

- 83 -

Officiellement la CMA dun radionucleide est lactiviteacute volumique

de ce radionucleide dans lair inhaleacute c dans leau de boisson

qui pour une inhalation ou une ingr -ion exclusive et continue

entraicircne leacutequivalent de dose maxi al admissible au niveau de

lorgane critique lorsque leacutequilibre est atteint ou apregraves cinshy

quante ans dans le cas de radioeacuteleacutements agrave peacuteriode effective longue

Leacutequivalent de dose est deacutefini pour les besoins de la protection

Cest le produit de la dose absorbeacutee par le facteur de qualiteacute

le facteur de distribution de dose et dautres facteurs adeacutequats

bull C H mdash C H -I I

UN Off

- C - C H -I I

OHOH

H C - C H - C H mdash C H -I I I I OHOH OH OH

CHmdashCH-CHmdashCHmdash i I I I bull OH OH OH OH

bullCHmdashCHmdashCHmdash OH- CHmdashCHmdashCHmdashCII- CHmdashCH=CHmdash 0 - + 1

bullC-

1 1 raquo II 1 1 II OH OH 0 O- OH O

Meacutecanisme proposeacute par H SCHERZ

iIV3~SITS LE E2CIT t 3 C C r i l

HT ESS SCIZICSS

U K - A S 3 E L L 3 H I

- bull bull -23 _ _ D E _ _ 3 A _ -icirc_sos

agrave 5- ^ ~ VF

Le Vico-yreacutesident de lUniversiteacute

Universiteacute de Droit dEacuteconomie et des Sciences

A I X - M A R S E I L L E III H - DUSSARDIc2

FACULTEacute des SCIENCES et TECHNIQUES 1raquo SAINT-JEROME Rue Henri Poincar 13397 MARSEILLE CEOEX 4

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Imprimeacute par le Bureau de Documentation

CENCADARACi1E

Page 29: ETUDE DE LA FORMATION DE L'ALDEHYDE MALONIQUE AU COURS DE

DO

53

2

f

05 laquo

03- ^y

01-

1 10

1 3 0

H u m i d i t eacute (

fig-13 ~ Influence de lhumiditeacute du glucose sur la quantiteacute daldeacutehyde maIonique radioformeacutee

- 27 -

Les radicaux de leau pourraient eacutegalement particix-er agrave leffet

protecteur en donnant par recombinaison le glucose de deacutepart ou

on modifiant 1 eacutevolution des radicaux mis en jeu laquoans la formashy

tion de laldeacutehyde- Cot aspect sera eacutetudieacute ulteacuterieurement avec

le rocircle des OH-

mdash U effet activateur preacutepondeacuterant aux teneurs en eau eacuteleveacuteer

correspondant agrave ce que lon deacutesigne par effet secondaire et at-

trifcuable aux radicaux de leau hautement reacuteactifs

radiation V glucose raquobull aldeacutehyde nalonique + autres produits de radiolyse

[radicaux intermeacutediairesmdashaldeacutehyde malonique + autres produits de radiolyse

f - Influence des piegraveges agrave radicaux libres

Laddition de K Br supprime les radicaux OH de leau formeacutes en

cours dirradiation La teneur en aldeacutehyde malonique est alors

constante pour des teneurs en eau comprises entre 0 et 75

g - Influence de la structure cristalline du glucose

La structure cristalline du glucose irradieacute contrairement agrave ce

qui a eacuteteacute observeacute avec laciditeacute radioformeacutee Q53]ina pas dinflushy

ence sur la quantiteacute daldeacutehyde obtenue On peut penser que les

diffeacuterences observeacutees entre les formes anomecircres du glucose ou eacuteii-

tre les divers sucres isomegraveres lorsquon effectue les irradiations

agrave leacutetat solide sont effectivement dues agrave la steacutereacuteochimie relative

des groupements hydroxyle

h - Influence de la configuration anomeacuterique du glucose (fig 14-)

A leacutetat solide le glucose 3 conduit agrave un rendement radiolytique

16 fois supeacuterieur agrave celui du glucose commercial qui est constitueacute

principalement de forme a comme nous lavons veacuterifieacute par chromatoshy

graphic en phase gazeuse des deacuteriveacutes trimeacutetfaylsilyleacutes

532 Longueur donde nm

^ i n uo-nerl re ri- o - r u ie arit-- -i a iagraveocirchyie na loni rv i i iofcrraeacute

t i^coo 0

^

CH2OH

tfUgrave Cs-^mdasho

r ~- L CHOH

HO^C 3 amp H OH

D-G111CQSE

CHOH CH2OH

anomfere (3 bull X _4Bnm_ere o-

Mar Liair-2 isotopiques

Cec cxjl-rierces nous ont conduit agrave travailler dans des corciii-

ii re ot pas rigoureusement anhydres puisque les composeacutes -

-- - o-i livreacutee er solution aqueuse Mais avec 10 dhuiriditv

-i ours lapparence physique dune poudre et la figjre S bull

ratre ue le rocircle de ces 10 est faible sur les proportion

jeacutehyde malonique radioformeacute

le coiution de glucose marqueacute (Cj ou C s ) est incorporeacutee de fa-

] lus homogegravene possible agrave du glucose froid anhydre la teneur

eau finale est de 10 le meacutelange est ensuite irradieacute agrave 0 Er-

Apregraves dissolution distillation sous vide et purification par v-

tnatographie du complexe avec lATB les concentrations en aldeacutehv

ma]onique sont mesureacutees en moleslitre par colorimeacutetrie (D0- gt

du complexe ATB) en se reacutefeacuterant agrave une courbe eacutetalon les activit

deacutetermineacutees par scintillation sont exprimeacutees en coups par 10 m

al de solution Capregraves deacuteduction du bruit de fond)

- 30 -

[As (malon)l As (glu) J A

nb coups Lactiviteacute speacutecifique As Crnalon) = des eacutechantillons

nb de moles est pratiquement constante au cours des trois derniegraveres opeacuterations

le complexe eit donc suffisamment purifieacute-

Or deacutetermine eacutegalement lactiviteacute speacutecifique As (gluj du glucose A devrait repreacutesenter la fraction dal-

JA deacutehyde malonique provenant de lextreacutemiteacute du glucose marqueacute (1 ou 6)

Cependant nous lavons vu le glucose est le siegravege dune radiolyse

i terne par les particules de lisotope radioactif- De laldeacutehyde

malonique marqueacute est susceptible decirctre produit en quantiteacutes daushy

tant plus importantes que le stockage avant irradiation a eacuteteacute plus

long Il ne perturbe pas de faccedilon appreacuteciable la densiteacute optique

agrave 532 n-m- (le glucose marqueacute est en quantiteacute neacutegligeable) mais

augmente lactiviteacute et par suite lactiviteacute speacutecifique

Afin de calculer le terme correctif du glucose marqueacute est ajouteacute

agrave du glucose froid deacutejagrave irradieacute dans les mecircmes proportions et les

mecircmes conditions que preacuteceacutedemment Laldeacutehyde malonique radioforme

non marqueacute est utiliseacute ici comme entraicircneur et on mesure lactishy

viteacute speacutecifique du complexe purifieacute que lon rapporte toujours agrave

celle du glucose pour tenir compte des fluctuations de marquage

|As (malon)|

[ AE (glu) J = B B

bull Cest en fait la diffeacuterence A - B qui repreacutesente la fraction dalshy

deacutehyde malonique formeacute par irradiation provenant de lextreacutemiteacute

eacutetudieacutee de la moleacutecule de glucose

Les reacutesultats sont rapporteacutes dans les tableaux 1 et 2

On peut en conclure que lorsque le glucose est irradieacute agrave 3 eacutetat soshy

lide agrave la teneur en eau de TO semblable agrave celle de lamidon inshy

dustriel 23 de laldeacutehyde malonique sont issus de lextreacutemiteacute alshy

coolique et 13 de lextreacutemiteacute aldeacutehydique- Aux erreurs dexpeacuteshy

rience pregraves la somme des fractions corrigeacutees est eacutegale agrave 1

Tableau ndeg 1

Glucose J C B

Teacutemoi El rradieacute

Chrolaquoatograpnie Ndeg 1 2 3 i 5 1 P 3 k 5

Concentration de leacuteluat 365 k8 bulla 237 86 155 6 81 15 x 10 mml

1er comptage corrigeacute 597 596 5gt2 258 31it 5668 2336 3152 4950 coups10 m

2egraveme comptage corrigeacute 599 ^95 53 223 30H 5658 2259 2758 52t3 coups10 mn

Activiteacute speacutecifique 1 16 12ltt 12 111 362 365 389 389 328 x 10- coupe10 mnm

Activiteacute speacutecifique 2 161 103 12 9ltt 350 365 376 3raquo0 ii 9 x 1C- coups10 mnm

Rendement total 60 33 7 E 53 20 10 E

IV ne ugravet J ^rrcc lion

ionibrc do ^oupjiO mn tour 0 rj iicoce Jo deacutepart

A c t i v i t eacute opocircciiiiue on coupunio Lev 0 ru du ^lucoiio -k iucircparl -

A c t i v i t eacute speacutec i f ique moyenne do 1 a Lileacutehy malonique p u r i f i eacute (coupanolc 10 mu) raquo t o 9

Propor t ion As mal or

AJ g l u

l-ro

Ai rrjaJu

riv

Giucoije i-C

I r r a d i eacute

Chromatographie Ndeg 1 1

2 3 lt

Concentration de leluatl 118 95 91 pound60 IS1- 1 Iuml 50 bull

1er comptage corrigeacute

2vvfi -yr-iit--

ActiviU- C- i fi

Rendement l rtaj

Terme de correction - V7fclt-

Nombre de coups10 mn pour 01 ce de gluc ose de deacutepart 9 600

Activiteacute speacutecifique en coupsmole10 mn du glucose de deacutepart 21109

Activiteacute speacutecifique moyenne de laldeacutehyde malonique purifieacute Ccoupsmolo10 mn) 45109

As malon Proportion mdash raquo 214 As glu

Proportion corrigeacutee

As maloni As malon] glu I As glu

lt 000

gt010 9

16 9 10 9

- 25 -

La moleacutecule daldeacutehyde malonique contient donc toujours soit le

bullarbone 1 du glucose (dans 12 des cas) soit le carbone 6 (dans

icirc de cac) ce qui exclut leacuteventualiteacute de formation agrave partir

de atomes t3 ou ^^5 dailleurs peu probable car elle neacuteshy

cessite deux ruptures de la chaicircne carboneacutee

- Propositions de meacutecanismes

Leacutenergie de la radiation va entre autre exciter la moieacutecylo w

TUagrave la rupture- La reacuteaction corrneicera par la scission de Is Iilaquo

son la plus faible Nous discuterons plus loin les facteurs cor c

rationnels qui peuvent orienter cette coupure initiale On peut

proposer deux meacutecanismesi compte tenu de la double origine de la

deacutehyde nalonique

a - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute alcoolique

La rupture initiale de la liaison heacutemiumlaceacutetalique peut ecirctre e

visageacutee comme une scission conseacutecutive au deacutepart dun radin

H du carbone 1 cette eacutetape endothermique neacutecessite enviroi

92 kcal

H OH 0 OK

c bull c

a (CH0H)3 (CH0H)3

S s c i s s i o n

0 CH MJrad bull CH

CH OH CH 2 OH

I glucose II

La rupture de la liaison C 3 - C 4 (83 kcal) et le deacutepart dun H

du carbone 6 (99 kcal) neacutecessaires agrave la formation de laldeacutehyde

malonique peuvent ecirctre suivis de leacutetablissement dune double

liaison C=C (-egraveh kcal) Un des radicaux (III) obtenus est un

glycol allylique On pourra consideacuterer un radical comme une

espegravece deacuteficiente en eacutelectron donc stabiliseacutee par loxygegravene-

0

copy

1 a iiflicircryde inaj -ije

bull bullbullgt i i^ i torrvid iuiro ( I I ) cnbi- ecirc t r e conf i r

ijfe e ocircviucircoicirc-cc- au la iuml ia ra to i ri- _ igt5] i a c ide 5

iquucirc (VI)

- 3 -

O CH

C

(CHOH)

I H r ~ CH

I Ciyii

I I

0

b - Formation agrave partir de lextreacutemiteacute aldeacutehyacirci^-jg

Le deacutepart dur hydroxyle OK neacutecessite jie eacutere celle de la rupture de la liaison C mdash O heacuteria

Lattaque en C a est susceptible de conduire agrave selon le processus suivant compeacutetitif du preacute^

H 0--

-C

H C ^ OH

(CHOH)

I CH

ad

O CHjOl c_oi

I VII

- amp -

Apres coupure C3 mdash C4 et reacutearrai pounderrciit (^ kcaiuml )

H OH ii

iC mdash OS

CKOE

0 Ci

CiiOK

VII

Ciijugrave

VIII

i-aldeacutehyde iralcnirje cet obiom r ar hyagraveroiv^c -io bullbull

du dosage en milieu acide

- mdash c

CHO

0-0-

CHO f

r-CKO

aldeacutehyde malonique

Remarque On peut envisager aussi daboutir agrave la forme eacutenolique de

lacetal daldeacutehyde malonique cependant leacutenergie neacutecesshy

saire est supeacuterieure (19 kcal)

- 39 -

H 0

i C

| 1 HC

J -CHOH

CHOIi

1

CH

CB^OH

Examinons agrave preacutesent comment ce5 icirc pothegraveses saccordent avt-j It-J

variations observeacutees de rendemen radidytique en fonction des

conditions dirradiation et des aracteacuteristiques du glucose

mdash La preacutesence doxygegravene nest y -bull neacutecessaire pour lexplicatio

des deux meacutecanismes elle nu pas non plus dinfluence sur la

quantiteacute daldeacutehyde malonique ruiioformeacutee-

mdash La constance du rendement radiolytique en fonction du deacutebit de

dose deacutecoule de lobservation preacuteceacutedente les pheacutenomegravenes de

diffusion gazeuse (0= par exemple) nintervenant pas

mdash Il est difficile de relier les variations en fonction de la temshy

peacuterature dirradiation aux hypothegraveses eacutenonceacutees Si certaines

eacutetapes sont endothermiques dautres produisent de leacutenergie et

le bilan global doit ecirctre sensiblement nul puisque la concentrashy

tion daldeacutehyde malonique reste la mecircme entre O^C et 8odegC Or

les meacutecanismes a et b sont endothermiques Il na pas eacuteteacute tenu

compte des eacutenergies de reacutesonance qui peuvent stabiliser certains

radicaux (allylique en particulier) ni du facteur entropique

De plus le couplage avec dautres reacuteactions se faisant sur laushy

tre moitieacute de la moleacutecule est susceptible dapporter une partie

de leacutenergie neacutecessaire

bull b orvi- or 1er f a ib l e s irvv iri

rrv c i a eXfo i i Un-- i

bull bull i i i la x uvvc ceux AcircQ l - a H

j-t J iecirc^oxygl jTOise ai iJe kl ucircri bull

bull_bull bull-bull riri e reacutejerlto i t rbr

gtil - c K ^ e r t j cur ie tcie- er

et t ai a i J i t io ie c ^e bullbull t cera

c- F L( raquogtpound-huxi-- raquo j bull -e ieiJ ^orif or-

i -rtiiej ont r eacute a c t i v e s avi-c Loorr

iil io ia-icirc lec o rb i t a l e Libres de^

a^ u c t raiwar t ir a r a l l egrave l u a avec la

i L bull - o^c r--^le alt f l u^e ^ouc-

i- bull-bull - bull riabullbull- f ac i l i t e - d ouve r tu re

i-- a r j bull i bull s i o n acircani - anonegravere B uc

-ic- ccriit e offot i jr rcr-ierrert

fii- -ltbull - ircrta

g bullltx

v

0 0 n

R

lti o ^ v ~rv

0 0 B

I

A C F sont reacuteactives B D E sont inertes [55]- Incorporeacutees da

un cycle agrave 6 centres At B C conduisent aux trois conformations

dun composeacute anomegravere amp dont 2 sont reacuteactives D et E corresponde

agrave une forme o non reacuteactiveraquo dautre part S ne peut repreacutesenter -

cycle pyranose

0 -o-

1 I

CHjOH

etegravese dne attaque sur le carbone en position 2 dans le

iiicircre b est confirmeacutee par la quantiteacute daldeacutehyde malonique

formeacutee dans le glucose le galactose et le mannose En ef-

la corfiguratior anomeacuteriaue de ces trois sucres est iden-

(fcrne bullgt largement preacutedominante) et on peut penser que la

--ipatier au premier meacutecanisme est semblable La position de

roxyie e imposeacutee par lencombrement de CH sOH est eacutequato-

pcr ie glucose et le galactose et axiale pour le marrose

ior poundeacutereacuteraiemeit plus labile Expeacuterimentalement le mannose

it i uicirce quantiteacute daldeacutehyde ma ionique supeacuterieure agrave celle

oacirce et au galactose

Sriverraquo les conformations preacutefeacutereacutees

Glucose

OH en 2 equatorial OH en 2 axial

Or

OH en 2 equatorial

- lto -

Extrapolation aux polymegraveres

Les rendements radioly tiques rapporteacutes comme luniteacute deacutenergie le

rad agrave 1 gramme de matiegravere irradieacutee de deux polymegraveres le maltose

et le maltotriose sont intermeacutediaires entre ceux des formeacutee raquo ot

S du glucose

Or la conformation de la liaison glycosidique est ogt dans les deux

polymegraveres celle du reacutesidu reacuteducteur est principalement 5 (veacuterishy

fieacutee pour le maltose par chromatographic caseuco des deacuteriveacute- trishy

meacute thy 1 silyleacutes) Il semblerait donc qo tous les groupements arhy-

droglucose sont sensibles agrave leffet primaire -uils soient initia

lerert libres ou inclus dans une chaicircne gluconidique Dailleurs

dune part les meacutecanismes proposeacutes plus haut ne mettent pas en jeu

le carbone dautre part la diffeacuterence de position de 1 hydro-

xyle en t dans le glucose et le galactose eut sans influence On

doit donc tendre pour lamylose au mecircme rendement que le glucose -gt

tableau 3

ciyni CcedilH2OH

S OH A OcircH

Types de polymerisations de lamidon

amylopectine

)H OH Glucose 3 I rcsidu

^

llltlH 2 reacutesiduraquo

Kaltoeriost 3 reacutesidus

CBjO

deg J

C H2deg

CH20H CHjOH a l l o a o laquo I t roae

CHO

CH20H r i b o s

g l u c o s e

CHO

VII o mannosfl

CH 20H CH 20H CH 20H CHjOH guloae idoso galuctose taloiraquo

x y l o e c CHjOH

l y x o s e

CHO

t CH2QH

tfrytbro se

CH20H t h r eacute o s t

h Cil 20H

a l d eacute h y d e g l y c eacute r i q u o

Configuration dos ALDCSi-

- i7 -

III - ETUDE DE Lbull EFFET OcircECOJJD SE

L eacutetuje de la formatior daldeacutehyde rca Ionique agrave partir de sucirclu-

io do flu cosy a --to rrotiveacute- ir lo fait que dans 1aridor irdusi-

rou 1 avjii Jit ue -juantit or neacutegligeable deau est vrais erb la io

rcrt ro^ onsable cor me dans bullbull glucose hydrateacute d ure partie de ce - bull

-oliiL- ISMre part u - caioiC avait eacuteteacute proposeacute r-ar J ~ he r

bull Tit ^oj j t il eacutetait inter-- ant do -eacuterifier ses hypothegraveses

Le poundj ucose cet irradieacute sauf speacutecification cor traire raquo sr s-gtlu-

lion aiueuse agrave la concentra tir de C M i tempeacuterature ordinaire bull-

bull reacute seiee dair ei r la dose bullbull C i Mr ad-

Les quantiteacutes daldeacuteh malonique formeacutees sont alors beo-cou

Lus importantes aue celles et rveacutees lorsque le glucose est irradieacute

bull- leacutetat sec Cette diffeacuterence s t due agrave la tajue des moleacutecules de

jeluteacute par les radicaux radioft -es de leau (effet secondaire)

- La radiolyse de leau

Le meacutecanisme de formatio des radicaux libres de leau est encore-

incertain Toutes les th lories partent cependant de la repreacutesenshy

tation suivante de lionis- lion

rad +

0 raquo- iiuml30 + e

Ces deux espegraveces peuvent se recoisbiner et provoquer la coupure de

la l iaison 0 mdash H

e + ^ 0 + ^ H + OH

ou reacuteagir sur l eau [55 agrave 57

e + H_0 - OH + H

H^O + ItjO ~ H a 0 + + OH

H30 + OH m- 21^0

e + Iuml^O ^ H + OH

Enfin les eacutelectrons peuvent ecirctre rapidement hydrateacutes ( 1 0 - 1 1 sec) [5S]

e raquo- e~ Therm raquobull e~ aq

- i(8 -

Les espegraveces initialesreacutesultant Je lionisation de leau sont

donc H OH e~ aq

Dans un second ter-ps -lles peuvent engendrer des espegraveces moleacutecushy

laires stables

IcircOH

-r OH

Lors d i r r a d i a - i o n i eai ire 1 hydrorvrnc rjcleacuteculaire e t l e erc

-yde ihydrc t e ^ r t i i p e r t rajidere t bull ne r eacute a c t i o n er chaicircne

__y agrave 60]

Hi + OH mdash HO - ii

H + IcircLO laquo- bull 0 + OH

H + ^degs ^deg

L preacutesence doxygegravene dissous de nouvelles espegraveces transitoires

ont forneacutees

H bull- 0 2 ^ H0 2

2H0 2 raquo-2iE02 + Craquo2 OH reacuteagit avec i^O maintenant en

OH + H ^ ^ H0 2 +^0 excegraves devant H^ [57

H + OK raquo- K_0 ]

Leau pure ou satureacutee doxygegravene irradieacutee conduit agrave dec intermeacute-

diaires qui en se recombinant restituent plus ou moins rapidement -

leau de deacutepart _

Lorsquune partie des radicaux OH est utiliseacutee pour reacuteagir avec ^

un soluteacute par exemple le glucose il y a accumulation de peroxyde S

dhydrogegravene -

i

- 9 -

1 i i 2 0 mdash H + Z OH

K K + 2 0 2 H 0 2

2 HO s - Kg0 3 + 0 2

2 pound plusmn j c o s e + 5 OH raquo p r o d u i t s de r a d i o l y s e

c ^ l u c o r - e + ^ H 0 + 0

La presence de peroxyde dhydrogegravene dans les solutions io r_ r

ou agraveaicircu 1urido humide ( jgt t) irradieacute a eacuteteacute er effet mcrtreacuteo

colcagraveneacutetrie [5S] Il ne provient pas du glucose- lui-mecircme r -

en trouve pas jar irradiation agrave leacutetat sec [59] [^0]

Irflueree des conditions dirradiation et des caracteacutericti -

a - influence de la dose et de la concentration

Lors des irradiations du glucose sec ruuz avons noteacute bullbullbull

quantiteacute daldeacutehyde malonique variait lineacuteairement ave bullbullbull

pari la dose dirradiation et la quantiteacute de produit irr--

dautre part-

Les caracteacuteristiques de leffet secondaire sont sensiblerie

diffeacuterentes (fig 15 et 16)

mdash Ainsi la concentration daldeacutehyde malonj icirci crnicircl i v ^

dose et tend vers une limite Aux fortes doses dirradiai c

et aux faibles concentrations de glucose on observe de

plus une deacutecroissance Ceci peut ecirctre imputeacute agrave la radiolc

de laldeacutehyde malonique ou agrave sa destruction par reacuteaction

secondaire avec un autre produit de radiolyse par exemple

aldeacutehyde malonique - raquoraquo hydroxy-alcoyl peroxyde mdash-^ acide maionicr-

En outre la formation daldeacutehyde malonique est indeacutependante

de la teneur initiale en glucose dans un certain domaine do

concentration On peut adopter pour expliquer ces variations

une hypothegravese voisine de celle de ALTMANN [61]

- 50 -

Dose (Krad)

ir 15 - Influence de la dose dirradiation sur la formation daldeacutehyde malonique agrave partir de solutions de glucose

M 1 - concentration initiale du glucose TcggF

M 2 - concentration initiale du glucose -7mdashbull 3 - concentration initiale du glucose

2D

- 51

c j CM [ C O

oj

02

10 r2 i6-i 21G1 [Glucose] mi

figlb - Influence de la concentration initiale en glucose sur la variation de la quantiteacute daldeacutehyde malonique radiofonnee (solution eau dis t i l leacutee dose 0 f5 Nrad)

o c lu

-bull M bull i f bull u - 1

r - a r - i - a w c bull 1- bull i -ni

dcc- J i r r a d i a t i o r

^ = i(UcircH k (Pbdquo ) (oH) d eacute d u i t de raquo- (lt) e t ( 3

o o r r s c Gi d u t r _ i t u

f a ~ t e u r de c c r v e r c i c r G It r e r d c n e j t e f o r n a t i o den aux Oli G 1 - D e t i c ue~- v a l o j r i u i t i a l e u du g l u c o s e e t de P

l e - r a d i c a u x d i j i a r a i s j e n t e C ~ 1 0 ocirc e c Donc

agraveOH

7 OH =

bullpoundbull ampC e t u GOH = OH ( k g l u 0 + kj P Q )

cr GOH

en r e m p l a ccedil a n t d a n s ^

dll k a G(OH)

ltD ~ k g l u 0 + k p P 0

( g l u ) on p o c e K = k a [G ( 0 H ) 1

k g l u Q + k P 0

9- ^ j j = K ( E l u ) = K ( c i u 0 - M)

- 5 -

(glu - M) = K M d H - d (8 l uo H) car gluc - constarte

= - A ducirc (eiu0 - K)

^ glu - H = C e c o

pour D=0 K=0 C=poundiu0

15- Cpoundiu0 - Hy = giuc (e gt

U M = gluc (1 - eK D)

la representation de cette fonction est donneacutee firre

La juartiteacute de produits radioforrceacutes donc daldeacutehyde maloniyue

ivor la dose puis tend vers une limite

Le- reacutesultats expeacuterimentaux sont plus complexes et aux fortec

plusmnoir lavons vu laldeacutehyde malonique est lui-mecircme deacutetruit

Un calcul semblable permet dexpliquer lindeacutependance viocirc~agrave-

de la concentration initiale de glucose

par deacutefinition on peut eacutecrire

i amp r I u l icirc k bull (G OH) 1 dH

k1 elubdquo + le P

dapregraves 8

k G (OH) 6 GM = S i uo G M = rendement de

k glu0 + kp P 0 formation de

17- agrave - -Jpound-L_ bull _Ji_ipound G H k G(OH) k glu0 G(OH)

Lorsque gluQ ^ P Q GM est indeacutependant de la concentration en

glucose

Cest le pheacuterioegravene important traduit par la courbe theacuteorique figu

et observeacute expeacuterimentalement figure 16

G i j 0

Dose

f i r - - Repreacutesenta t ion graphique de M = J 1U 0 (1 - e~ )

Glo 0 laquop Glu 0 gtP 0

fig T8 - Representation graphique de J_ k 1 kp Po gH gTOcircET (en fonction de la concentration en glucose)

k iTOcircST + k glu0

- gt -

I l faut orf i otor ro l e ra ort r^-U-hy it- ma i oni-jue radifucircrir

lt- io t-ilaquobull-bull i rr iitgt -bullbullbull ru i r --lArab L lt-ltt laquoari a gt oree

r ^ t i c bullbull f~-bull OJ-o aug^ei i c i i ^ - t -- l nvu- v irL- f a i t

bullbull bull bull L r jr t M - i - ra o^^ av-- le r - 1 -

ni bull i- rcrt v J 3 rt i ~i l i ocirc rerre CH

ave- JI k ie 16 CH M - 1 2 c 1

Lour ad ii tier avs irra-Jiatio di iie la -j-uajLiiI- daldeacutehyde ma-

loni jue (fie- ^ ) ampJ- revanche lef fc t est iwcroocirc apregraves saturashy

tion dec solutions par le p rot oxyde dazote bdquoG qui induit la forshy

mation dec radicaux OH agrave partir des eacutelectrons aqueux (fig 22)

e aq + iumli20 raquo- K 3 + 011 k = 86 1Q 3 M1 sec 1 [63]

Lespegravece reacuteactive de 1eau responsable de la formation de 1AH

es donc bien le radical OH

- 5 -

fig 19 - Influence de la concentration en glucose sur le nombre de moles dAM radioformeacutees par moleacutecule de glucose-

- 56 -

i

j

532 1

i O a 1

i 20 bull

1 i

10 lt

i

^y 2 4 6 8 10 12 Pil

fig 20 - Influence du pH dirradiaiumliOiumli sur la formation daldeacutehyde aaloiugraveque laquo (solution molaire de glucose dose 2 Hrad)

tPieges agrave OH] m

fig 21 - Influence de la concentration de divers piegraveges P -iia libres sur la formation daldeacutehyde malonique -~u - -s - lirradiation Y du glucose en solution -olcire

1 - CH3 CH OH

2 - CCH) CE OH

3 - K Br

60 -

- 5 mdash 1

51er-

f iCcedil 22 - Evol^t io le -I-ilv^- ial^1i c x ucircaii1 ormeumlegrave ^onct ion de la conceji trat icirccr uc ^IUCQJU OU preacutesence de

mdash 1 - KbdquoQ

mdash 2 - Teacutemoin eau distilleacutee

mdash 2 - CK3 CH OK

- 61 -

kcrarrie Le r a d i c a l OH ea t connu pour ecirc t r e un pu issan t cxyia

r eacute a c t i o n avec KMn04 e s t pa r exemple l a s eu l e oj i l J

j o r t orrre ur r eacuteduc teur - Dune jjianiere geacuteneacute ra l e i l

s u s c e p t i b l e d a r r a c h e r un hydrogegravene

H K

I ^ I R C mdash 0 mdash K ^ O H raquo - H C f R mdash C C

I ^ I R fi

E rrilie busiq-je i l e s t deacutecoEposj e t le r a d i c a l C

possegravede des p r o p r i eacute t eacute s semblables

OH OH mdash HjO + 0

K K

I ~ ^ _ R mdash C mdash 0 mdash H ltdeggt0 R mdash C mdash 0 + vil

I ~ I R R

R R

I I O H + S mdash C OH R mdash C mdash 0 + K_

I

- Marquages isotopiques

A une solution 5 10 M de glucoso pH 1 1 satureacutee doxygegravene esz a c

teacutee une faible quantiteacute de ce sucre marqueacute au 1 4 C en position Cx

ou C s

Apregraves irradiation (5 Mradi 130 kradh) laldeacutehyde malonique est

seacutepareacute comme preacuteceacutedemmentraquo Les purifications du complexe ave 1 bull

sont effectueacutees par cristallisations successives dans leau et par

chromatographic de partage sur colonne de cellulose Lactiviteacute

speacutecifique eacutetant constante au cours de 5 opeacuterations on estime que

le complexe est suffisamment purifieacute

Glucose rrgtaroieacute on p o s i t i o n

11deg c r i s t a l ltdeg c r i s t a l - ^ 0 u r i i U a l i c c r i s t a l icirc e l u a t chrc-

i - a l ( n o i e s ) i bull 0 mdash - Q- V 10 - 5 10 _ - 0 06 10-

A t i v i t eacute t o t a l e VL- 0 s i Mi tes

10 o i 1 C S i j 10- J 0 1 0 t is- 10 e

- i v i t ocirc s p eacute - i - i 21 10

0 1 ) h

jucircoitioi ugrave

bull - i m a l I n o l e ocirc ) 1 1 8 E io-= 115 1 0 - 6 03igt 1 0 0187 10 - 0 05^ 1 0 _

gtbullbullbull ivitiuml t o t a l e o rs 10 minutes

o- bull5 10= i 10 s idj 1 0 - e10 10-

- icirc i v i t eacute speacute = i -3V o 1 0 iK 10 1 c iraquo 1 0 1 0 ltt 1 0 1 0

b 1 0 1 0

i ----is~iumlrt - S bull - - bull bull - -JIuml l ^ 1 5lt

La r a d i c l y s e i n t e r n e e j t i c i neacute^IigeaLiO levant c o l l e p rodui te r-ar

le rayonnement car l a juantivl- Jali-Shv-Jc- ralor i ^ e ferrreacutee ir

i r r a d i a t i o n 7 e s t t r egrave s s^ i icirc r i eure gt e ucirc p glucose j e

Les bull amprOto rer-reacute^prrTit rraio-iq^e contenant l e carbone rcarqueacute -n-t bullbullbull-i- - - LJvemert de 8 igt e t

10 icircioir 1^ -lLiBaiiumles a ldeacutehydiqje e t a l c o o l i q u e

P ropos i t i ons de ae--ajd^mea

ues meca-Jpoundr5 voa r -_-

i-i-jpound lt--v-2- -Liri T L

v l a i t que- l-Mg-^t ^ t i

viuml-ovoja^ pour l a r a d i o l y s e en mi l ieu

-bullelle en s o l u t i o n en tenant compte

r a d i c a l -OH de l e a u

- 63 -

On peut concevoir que lattaque du radical OH conduise agrave

chement de H- sur lhydroxyde du carbone t

H OH

Y CHOE I CKOH

I HCO^K iO

CK OH

1

H OH -C I CHOH I CHOH

HCO I

mdashCH I CJLOH

II

Le rearrangement du radical II aboutit apregraves rupture de la

C mdash C au composeacute III

H OH

-V CHOH

H C amp + 7 kcal

mdash-c

I CHOH i CHOH

CHjOH II CHCK III

te composeacute III peut ensuite eacutevoluer agraveampns deux voice digegravere1

H ^0

I

a - Hydrolyse de la liaison aceacutetalique

CHO

CHOH

__ CHOE CHOK

COM

CEO

CKOH

CE OH

IV

l

H OH C

_ II

v- 2 C bullbull=lt-

Laiiic - i et cr suite rOcej^aire dc

-ur ie carl-o-e c du r a d i c a l V c e t t e

j i t d i rec te-re c o i t ar i i t e r n eacute -

cc

c

CHC

ci-

ildeacutehyde r-aicrirje

rc conditions expeacuterimentales to de laldeacutehyde ralonique sont

i icr-eacutes i partir de lextreacutemiteacute aideacutehydique

Counure horolytiaus de la liaison acetaliccedilue

Le radical III pourrait aussi conduire apregraves coupure horcolytique

de la liaison C mdash 0 heacuteniaceacutetalique sercolable agrave celle postuleacutee en

rrilieu solide s la forme eacutenolique de laldeacutehyde nialonique

K 0)

l c I

CHC i I CHOK CKO

CKO

omdash-mdashOH

CE OH

III

8h kcal CH I CKOE

- 6J -

CHO CHO

I I bullCHOK laquo- CH

f 1 ltCHOli CKOH

XII XIII

lit-rai responsable de la formation ugrave partir de bullbullbull-

rLi al tccli ie I riucose de seulement 0 de laldeacutehyde- r-~

Or p e t er effet penser quen milieu liquide bullbull

r aux pi extrecircmes lhydrolyse est plus facile

la -jeupure horr-dy tique

biccussion

Le-iuml variations de la concentration en aldeacutehyde mala ni que ob^t rv----

en fonction de la dose dirradiation et de la concentration e -

bullcse sert compatibles avec tout node daction indirecte

Lee effets de xalcooi du bromure de potassium et du protoxy-i--

d --ote ronf irment i attaque initiale des radicaux OH

linfluence de loxygegravene est nulle et ce gaz nest pas impliqueacute

dans lexplication des rcecanisres

I] est difficile de comparer les rendements raaiulj tidies du glushy

cose du mannose et du galactose les pourcentages relatifs dej

formes or et 9 eacutetant diffeacuterents en solution dans leau

En milieu basique la stabilisation de la forme eacutenolique de lalshy

deacutehyde malonique peut expliquer le rocircle favorisant dune eacuteleacutevation

de pH

En conclusion les meacutecanismes proposeacutes ici sont assez diffeacuterents

de ceux deacutecrits par Scherz Nos reacutesultats expeacuterimentaux ont montreacute

en effet que dans les conditions dirradiation utiliseacutees (solution

dilueacutee pH eacuteleveacute) laldeacutehyde malonique provenait contrairement agrave

lhypothegravese de cet auteur principalement de lextreacutemiteacute aldeacutehydique

du glucose

- CC -

- Extrapolation aux polymegraveres supericirz (fipound- 2)

La comparaison des re demets Ju glucose du rraltose et du maltti-

trio^e net e eacutevidence le roio Au r^rb^nc i

Lorsc- roi -vi o-t xrri li ]eacute in la lai^oi pound lycos i il j e il ny

a plu s pe_- it i 11 teacute d at tu e r ar 1er r in aux Li je eau corrt-

il est oslieacute dans les meacutecanisme- deacutecrits r 1J- ha-it

Seul lej cyles A correspondant bull 1 ex i reacuterri teacute rcr reacute iuc t ri -e

chaicircre irrite cdiraieit i laldeacutehyde rralcri pjc (ne hydre lye

de la liaison jlycosidique serait neacutecessaire) Jre f ra bull tio Je r

dicaux CH Je leau part ici erai t r le y-le E C - d autr-s

reacuteactions et eraii or censeacute ueje LIA Li lisat le - ia [reduction

daldeacutehyde rraionisue -iui deacutecroicirctrait e fonctic de la lorQuer

la chaicircre

Jre extrapolation ugrave 1 any lose condi t ugrave admet tre vc leffet bull-bull

condaire serait donc neacutegligeable Ceci cat en accord avec les reacuteshy

sultats obtenus sur lamidon irradieacute agrave leacutetat solide pour lequel

les concentrations agravealdeacutehyde malonique r augmentent pas aux forshy

tes humiditeacutes contrairement agrave ce que lon pourrait attendre de

1effet secondaire

Dans 1isomaltose les carbones 4 des deux cycles sont libres et

rien nempecircche quapregraves hydrolyse ils participent tous deux agrave la

formation daldeacutehyde malonique cest ce quon observe en effet

expeacuterimentalement

67

fig- 23 - Irradiation du glucose et de ses polymegraveres en milieu liquide agrave diffeacuterents pH

1 - glucose

2 - maltose

5 - maltotriose-

oi^h^-uirifmdash

te rr--t lti J u b i

i _a JOI-bull i bullbull l-it-hyis rraiori _bull = oer est ajouta -J volume

A_-ide d thiobarbiturique 072 g

Acide trichloracitique 1 y g

1^0 QSP 100 ml agrave 20degC

Arregravef chauffage agrave 6CdegC pendant 60 irn le meacutelarge est refroidi et

lu densiteacute optique agrave j32 rn est lue agrave laide dun spectrophoto-

mttre Optica CFt R

EVAPORATION DE LALDEHYDE MALOKIQUE

Laldeacutehyde malorique est seacutepareacute ainsi que tous les produits de

radiolyse volatils par evaporation sous vide agrave ^ucircdegC et piegeage

agrave -TS6degC (fig 26)

La solution est preacutealablement acidifieacutee par 2 ml HCL

- 69 -

qgSTALLISAilOi DU COMPLEXE

Le- -urj IP-XC ATB-AM r eacute c i i t e c o u s ic r rce -le p a i l l e t t e s d eacute c

^J^-L uprucirc i a c i d i f i c a t i o n (HCL lt m l e t r e f r o i d i s s e r c e r t -ie

bull-iorr a r j e - j r c ^ I i e s t e n s u i t e f i l t r eacute s u r v e r r e f r i t t e H C t

JHtfCKATUuiiAiiilE

J bullbull 2- bull bull bullbullbull bull i Uo- a o i i U icirc L O _oro i c r e

bull i a v bullbullbull 1 bullbull c e- f i non a r t i bull J I O ^ s e n t eacute l i - i n eacute e s

icirc-e a v-- bull 1- i e u i a -bull= gt r J e deacute - a r t a t i c

c u i -bull--- lt iy irp l e x t- bdquo o n t a_L xiquCC-r ^ ic-

bullie taille aj ro rieacuteo aux quantiteacutes agrave purifier Un lavage gt

i iric I AT5 te lCA ei egttc-G et diverc produits de raJic

Le Oi ugte ~Lt ensuite -JluC par u ir-eacute lange ea - ampiumltce

mdash mdash Par compteurs type GEIGER KULLER les solutions ( C C bull=

iz eacutevarcreacutees agrave laide ciun eacute iradicircaeur sur des coupelle i -

niriurr Ces d e m i Ore dont introduites dans lappareil e bullbull

tauje ett automatique

Par scintillation liquide Apregraves oxydation dans un four agrave catiy

le C0 marqueacute est recueilli dans pound0 ml du meacutelange suivant (fir bull

Pour un litre

220 mi dalcool meacutethylique (solvant)

330 ml de pheacutenyl-eacutethyl-amine (fixateur de C0 S)

fOO ml de toluegravene (scintillateur primaire)

7 g de Butyl PBD (scintillateur secondaire)

pu ml deau (solvant)

Lactiviteacute est mesureacutee par scintillateur liquide

PREPARATION DALDEHYDE MALONIQUE POUR ETUDE EN LUMIERE UV

Laldeacutehyde malonique teacutemoin est preacutepareacute par hydrolyse acide du bis-

dimeacutethylaceacutetal du commerce (10 ml de solution molaire dacetal

2 ml HCl concentreacute chauffage agrave 30degC pendant 60 mn) (fig 24 - 25)

- 70

fig Zh - Influence de la concentration en acide sur lhydrolyse du bis-dimeacutethyl aceacutetal de laldeacutehyde malonique (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique agrave 267 ira)

- 71 -

fig- 25 - Influence du temps de chauffage agrave 600 sur la formation daldeacutehyde malonique par hydrolyse acide du bis-dimeacutethyl-aceacutetal (Laldeacutehyde malonique est mesureacute ici par densiteacute optique

267 ara)

ro c IUgrave-U -iu bull c a lt-T ur e^ ^Oucircte-bullbull-- bull - UL Zul i o bull bull bull

To IOiit agtregraves chauffage i^^C agrave I ocirctuve ^ojjj^^i i h e a r e r

ADUIIIC -ii- x-^r

t i l e e s t oifLCicircueacutee j ^ r

a) lyoLhplusmnlXLnzij bull icirc- ^ e l a ^ e tie icjij de ] lii-oae e t do KBr

t J -lplusmnlirO JX ougt2rcs

- 73 -

DIFFERENTES FORMES CRISTALLINES DE GLUCOSE

Glucose du commerce (Prolabo) anhydre ou monohydrate

Sirop de glucose eacutevaporeacute sous vide (20 mrr Hg 30degC) agrave laide dun

rotavapor Biiumlchi ou dans un dessicateur en preacutesence de P_Ofl

Glucose lyophiliseacute agrave laide dun appareil Sogev type Subii-i

CHROMATOGRAPHIES GLC

Preacuteparation des deacuteriveacutes trimeacutethylsiJyleacutes Le sucre J5 mg) est

dissous dans 1 ml de N N dimethyl formamide qui a our proprieacuteteacute

nous lavons veacuterifieacute de conserver la configuratio anomerique La

silylation est reacutealiseacutee par 1 ml de N 0- bis-tri-ieacutethyl-silyl-

trifluoro-aceacutetamide O de trimeacutethyl chlorosila _e) Le deacuteriveacute obshy

tenu est susceptible decirctre chrouatographieacute en aase gazeuse

Chromatographie La chromatographie est effectue sur colonne SE 30

(2 m 18 de pouce) par eacutelution isotherme (c onne 200degC injecteur

250degC deacutetecteur 250degC) agrave laide dun chrom ographe F 30 Ferkin

Elmer

pH DIRRADIATION

lgtc TgtH -cyous sont nxeacutes par des tampon phospnate 05 M et les

pH extrecircmes sont obtenus par addition e soude ou dacide chlorhyshy

drique -

NOTA Le pH varie tregraves peu (lt 1 pIT en cours dirradiation dans

ces conditions

Vide primaire Coton de virra

Azote

liquide

(-1B0raquo Ciuml-

f

riuml 11

sp

l i Soj-ution U C - Glucose _ -

Agitateur bullbullgnetiqua

MEGE I I PIEGE 2

fig-26 - Meacutethode dextraction sous pression reacuteduite des deacuteriveacutes volatils scheacutema de principe

- TJ -

agrave Mlaquoraquoi|tugtl control (-were)

D D

f i g 28 - Meacutethode doxydation des composes marqueacutes ( intertechnique S A I l l bullcheacutema de principe)

- 76 -

CONCLUSION

Au cours de ce travail nous avons vu que laldeacutehyae malonique

Dcuvait ecirctre formeacute directement par irradiation du glucose sec ou par

1intermeacutediaire des radicaux de leau lorsque cette derniegravere eacutetait

preacutesente

Les meacutecanismes reacuteactionnels que nous avons proposeacutes ne sont sans

doute pas la traduction exacte de la reacutealiteacute mais ont lavantage decirctre

en accord avec les reacutesultats expeacuterimentaux

Leffet direct conduit agrave une production daldeacutehyde malonique proshy

portionnelle agrave la dose indeacutependante du deacutebit de dose de la temshy

peacuterature dans un vaste domaine de la preacutesence doxygegravene et de

leacutetat cristallin du glucose En revanche la teneur en eau et la

forme anomeacuterique du glucose jouent un rocircle important Par marquage

isotopique on a pu montrer que les deux extreacutemiteacutes de la moleacutecule

du glucose participent agrave la formation de laldeacutehyde malonique

Lextrapolation aux polymegraveres lineacuteaires (maltose maltotriose) met

en eacutevidence lindeacutependance du rendement de radiolyse vis-agrave-vis de

la liaison a 1 - 4 et permet de penser quil tend vers celui du

6 I ^ u i i c ugraveo110 i camelo te

Leffet indirect est lieacute agrave laction des radicaux OH de leau Il

se manifeste lorsque le glucose est irradieacute agrave leacutetat suffisamment

hydrateacute ou en solution Dans ce dernier cas et en accord avec la

theacuteorie geacuteneacuterale la concentration daldeacutehyde malonique est indeacute-

peacuteiiugravecujLt de la concentration en glucose dans une large mesure et

ne varie pas proportionnellement agrave la dose Loxygegravene est sans inshy

fluence notable mais on observe une forte activation aux pH eacuteleshy

veacutes Lutilisation de 1 4 C a permis dattribuer agrave lextreacutemiteacute aldeacute-

hydique du glucose lorigine de la plus grande partie de laldeacutehyde

malonique La polymeacuterisation du glucose par liaison 01-4 entraicircne

une diminution du rendement radiolytique Ainsi leffet indirect seshy

rait neacutegligeable dans lamylose

- 77 -

Il serait inteacuteressant pour continuer ce travail dextrapoler DX

polymegraveres plus eacuteleveacutes en utilisant divers polyholosides obtenu t ajregrave

hydrolyse meacutenageacutee de lamidon par chromatographie sur biogel jampr

exemple

Quoiquil en soit on a pu mettre en eacutevidence agrave propos de la forshy

mation daldeacutehyde malonique des diffeacuterences de comportement di rlucjo

vis-agrave-vis du rayonnement ionisant selon ou il est libre ou irccrrcr-icirc-

dans une chaicircne glycosidique Ceci incline agrave la prudence danc 1-JZ-J~

polation au polymegravere des reacutesultats trouveacutes sur un monomegravere

- 78 -

ANNEXE

Nous rappelons ici les uniteacutes utiliseacutees en radioactiviteacute et

nous indiquons leurs eacutequivalents biologiques geacuteneacuteralement fondeacutes

sur les effets que produisent les radiations ionisantes dans lorshy

ganisme

On trouvera les mesures pratiques fort bien deacutecrites dans la

thegravese de Monsieur Jean MORRE deacutejagrave citeacute

- 79 -

UNITE DACTIVITE

Le curie (Ci) Le curie caracteacuterise la source eacutemettrice

La masse de radioeacuteleacutement pour une activiteacute de 1 curie est tregraves

variable

mdash 3 tonnes duraniur 3S

mdash 09 rg de cobalt 60

mdash ^3 microgrammes dor 198-

Ceacutetait dabord lactiviteacute de 1 gramme de radium- Officiellement

cest la quantiteacute de tout radioeacuteleacutement dans lequel le nombre de

deacutesinteacutegrations est de

37 x 1 0 1 0 par seconde

Lactiviteacute massique ou speacutecifique est lactiviteacute par uniteacute de

masse dune substance consideacutereacutee Elle sexprime en curiegramme

ou en ses sous-multiples

UKITE DEXPOSITION OU DE DOSE EMISE

Le roentgen (R) Il caracteacuterise un faisceau de rayons X par ionisation

provoqueacutee dans 1air

On mesure ici la charge eacutelectrique transporteacutee

1 R = 2083 x 10 9 paires dions par croa dair

1 R = 16 x 101 paires dions pa granirc d air

1 R = t Ues cm3 dair = 770 Ues gramme dair

1 R = 677 r 10 e MeVcm3 dair standard

1 R = 0838 rad

1 R = 524 x 10 7 MeVg d a i r = 52 x 1 0 1 3 eVg d a i r

1 R = 0107 ergcm 3 d a i r = 869 e rg g d a i r

1 R = 93 e r g g d eau ou de t i s s u s v i v a n t s

- 80 -

UNITE DE DOSE ABSORBEE

Le rad Internatic nalement 09^3) raquo c est luniteacute de dose absorbeacutee-

Elle est fonction des caracteacuteristiques du champ de radiation o~

point consideacutereacute et de la composition eacuteleacutementaire do la natiegraverishy

en ce point

Elle est eacutegale agrave une eacutenergie diviseacutee r-ar une ira se

Indeacutependamment du temps passeacute agrave ceacuteder leacutenergie

1 rad = 100 t g de matiegravere quelconque irradieacutee

s 01 joule par kilogramme

La valeur du rad est sensiblement eacutegale agrave leacutenergie libss-bull- bull_--

de leau (ou des tissus mous irradieacutes) par an faisceau io r-yz X

tel que lexposition soit de roentgen

On peut se servir du rad avec des rayons X gamma neutre bull-bull-

trons protons

Remarques A une exposition de 1 roentgen correspond ure dose

absoijeacutee de

mdash 0869 rad dans lair

mdash 09S rad dans les tissus mous

mdash 08 agrave 097 rad dans leau pour des rayonnement

deacutenergie comprise entre 10 keV et 3 HeV

Si une chambre dionisation a donneacute pour des photons deacutenergie

infeacuterieure agrave 3 WeV agrave un certain endroit dans lair une exshy

position de 1 roentgen le corps humain agrave la mecircrce place receshy

vrait 096 rad

ME5DRES BIOLOGIQUES

Le LET (Linear Energy Transfert) 1 keVmicron deacutecrit leacutenergie

deacutepenseacutee drns les tissus en fonction de la longueur du parcours

LEBR (Efficaciteacute Biologique Relative) = I rayon X de 250 keV

dionisation speacutecifique de 100 paires dions par micron deau ou

de tissue Cest une ionisation speacutecifique-

- 81 -

Le REM (Radiological Equivalent Man) = effet biologique ducirc agrave

labsorption de 1 roentgen de rayons X ou gamma

Un rem = 1 rad X EBR

= EBR e rSEcirc d e tissus

Mesure indispensable agrave leacutetude de certains paramegravetres telles la

radiosensibiliteacute cer luniteacute pratique utiliseacutee pour les vashy

leurs de radiorrotec t _-i

Si lon connaicirct la dose absorbeacutee on peut passer acirc la notion

deacutequivalent de ucirczr2 en pondeacuterant la valeur trouveacutee par un facteur

exprimant le risque relatif correspondant agrave la qualiteacute du rayonshy

nement

Cest le facteur de qualiteacute FQ relieacute agrave la densiteacute des pheacutenomegravenes

eacuteleacutementaires dionisation et dexcitation au voisinage du parcours

de la particule chargeacutee

REM = RAD X FQ

Le rem correspond au risque encouru par un organisme huma_n ayant

reccedilu une dose de 1 rad de rayons X ou gamma

PRINCIPALES VALEURS DE FQ

Rayonnements FQ

X gamma 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale gt 003 HeV 1

Becircta becircta eacutelectrons deacutenergie maximale lt 003 MeV 17

Neutrons thermiques 3

Particules infinies naturelles protons de faible eacutenergie neutrons rapides 20

Noyaux lourds de recul fragment de fission 20

Une personne soumise pendant un an agrave un flux de neutrons thermishy

ques de 700 Ncm asec recevrait un eacutequivalent de dose de 5 rem

laquelle est la dose annuelle maximale admissible fixeacutee pour la

cateacutegorie de travailleurs dits directement affecteacutes agrave des trashy

vaux sous rayonnements

- 82 -

Le rem est leffet biologique de 12 g de radi-m 226 agrave un megravetre

pour les tissus exposeacutes pendant une heure

Outre la quantiteacute deacutenergie ceacutedeacutee agrave la matiegravere irradieacutee il faut

tenir compte aussi du temps neacutecessaire pour deacutelivrer cette eacutenershy

gie

Une mecircme dose provoque des effets moins graves si elle est eacutetaleacutee

dans le temps Si le temps est suffisamment long une dose mecircme

importante narrive jamais agrave provoquer des effets dits seuils

Les normes de seacutecuriteacute (ou) doses maximales admissibles sont resshy

pecteacutees si lon calcule agrave lavance le temps de travail maximal

en preacutesence du rayonnement

En prenant lheure comme uniteacute de temps on aura

mdash deacutebit dexposition = en Rh

mdash deacutebit de dose absorbeacutee = en radh

mdash deacutebit deacutequivalent de dose = en remh

EFFETS SUR LORGANISME DEFINITIONS DES LOUES

Dose Maximum Admissible cest la dose totale de radiation reccedilue par

un individu et jugeacutee incapable de causer des troubles appreacuteciables

au cours de lexistence Elle varie sil sagit de la seacutecuriteacute inshy

dividuelle dune petite ou dune large fraction de la population

Concentration Maximum Admissible Elle repreacutesente la concentration de

chaque radioeacuteleacutement dans leau et dans lair qui apregraves obtention

dun eacutetat deacutequilibre dans le corps de lindividu qui la ingeacutereacutee

ne donne pas une irradiation corporelle totale deacutepassant une vashy

leur de 03 rem par semaine dans lorgane critique (organe le plus

sensible agrave ce radioeacuteleacutement)

- 83 -

Officiellement la CMA dun radionucleide est lactiviteacute volumique

de ce radionucleide dans lair inhaleacute c dans leau de boisson

qui pour une inhalation ou une ingr -ion exclusive et continue

entraicircne leacutequivalent de dose maxi al admissible au niveau de

lorgane critique lorsque leacutequilibre est atteint ou apregraves cinshy

quante ans dans le cas de radioeacuteleacutements agrave peacuteriode effective longue

Leacutequivalent de dose est deacutefini pour les besoins de la protection

Cest le produit de la dose absorbeacutee par le facteur de qualiteacute

le facteur de distribution de dose et dautres facteurs adeacutequats

bull C H mdash C H -I I

UN Off

- C - C H -I I

OHOH

H C - C H - C H mdash C H -I I I I OHOH OH OH

CHmdashCH-CHmdashCHmdash i I I I bull OH OH OH OH

bullCHmdashCHmdashCHmdash OH- CHmdashCHmdashCHmdashCII- CHmdashCH=CHmdash 0 - + 1

bullC-

1 1 raquo II 1 1 II OH OH 0 O- OH O

Meacutecanisme proposeacute par H SCHERZ

iIV3~SITS LE E2CIT t 3 C C r i l

HT ESS SCIZICSS

U K - A S 3 E L L 3 H I

- bull bull -23 _ _ D E _ _ 3 A _ -icirc_sos

agrave 5- ^ ~ VF

Le Vico-yreacutesident de lUniversiteacute

Universiteacute de Droit dEacuteconomie et des Sciences

A I X - M A R S E I L L E III H - DUSSARDIc2

FACULTEacute des SCIENCES et TECHNIQUES 1raquo SAINT-JEROME Rue Henri Poincar 13397 MARSEILLE CEOEX 4

81raquo -

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Imprimeacute par le Bureau de Documentation

CENCADARACi1E

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