Astate: mieux connaître la réactivité du radioélément en vue de nouvelles thérapies

Publié par Redbran le 24/09/2020 à 13:00
Source: CNRS INC
Instable et très rare, l'astate est un radioélément insaisissable. Des chercheurs viennent pourtant de déterminer avec précision son aptitude à capter un électron (son affinité électronique), en couplant sa synthèse nucléaire avec une méthode de spectroscopie laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme laser provient de l'acronyme anglo-américain « light amplification by...) déployée au sein même de l'accélérateur de particules (Les accélérateurs de particules sont des instruments qui utilisent des champs électriques et/ou magnétiques pour amener des particules chargées...) du CERN. Cette mesure expérimentale ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes dominants tant sur le plan formel, esthétique, que sur le plan culturel et...), confirmée par les calculs théoriques, permettra de mieux anticiper la réactivité des composés de l'astate (L’astate est un élément chimique radioactif de la famille des halogènes, de symbole At et de numéro atomique 85 connu pendant un temps sous les noms d'ékaiode ou alabame.), molécules d'intérêt pour la médecine nucléaire (La médecine nucléaire est l'ensemble des applications médicales des radiotraceurs, ou sources radioactives non scellées.). Ces travaux conjointement initiés par des chimistes théoriciens du laboratoire CEISAM (CNRS/Université de Nantes) et des physiciens expérimentateurs du CERN en Suisse ont été publiés dans la revue Nature Communications.


Figure 1: Production par réaction nucléaire du faisceau d'ions d'astate chargés négativement. © D. Leimbach et al.

L'astate, observé pour la première fois par synthèse nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) en 1940, est l'élément naturel le plus rare (on estime que la croûte terrestre (La croûte terrestre est la partie superficielle et solide du matériau dont est faite la Terre. C'est la partie supérieure de la lithosphère (qui constitue les plaques tectoniques).) en contient moins de 30 grammes) car il est également très instable (la moitié de ses noyaux se désintègrent en 8,1h maximum). Radioactif, rare, instable... ce radioélément est particulièrement complexe à étudier. Produit en très faible quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur...) (de l'ordre de 10-13 à 10-8 gramme), il reste invisible aux instruments classiques de spectroscopie.

Des chercheurs du CERN en Suisse, appuyés par des chimistes théoriciens du laboratoire CEISAM (CNRS/Université de Nantes), ont pourtant réussi à poser une valeur précise sur une des propriétés fondamentales de l'astate, en faisant parler une quantité infime de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe de...). Produisant en direct un jet d'anions astature (At-) par synthèse nucléaire au sein de l'accélérateur de particules et bombardant l'échantillon (De manière générale, un échantillon est une petite quantité d'une matière, d'information, ou d'une solution. Le mot est utilisé dans différents...) obtenu avec des lasers, les chercheurs ont déduit la quantité d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) libérée par la capture (Une capture, dans le domaine de l'astronautique, est un processus par lequel un objet céleste, qui passe au voisinage d'un astre, est retenu dans la gravisphère de ce dernier. La capture de l'objet céleste aboutit à sa...) d'un électron (L'électron est une particule élémentaire de la famille des leptons, et possèdant une charge électrique élémentaire de signe négatif. C'est un des composants de l'atome.) par l'atome (Un atome (grec ancien ἄτομος [atomos], « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un...): l'affinité électronique (L’affinité électronique, parfois notée AE, est la quantité d’énergie dégagée suite à la capture...).


Figure 2: Tableau périodique des éléments chimiques avec en bleu (Bleu (de l'ancien haut-allemand « blao » = brillant) est une des trois couleurs primaires. Sa longueur d'onde est comprise approximativement entre 446 et 520 nm....) les valeurs connues d'affinité électronique. © D. Leimbach et al.

Cette valeur, confirmée par les calculs théoriques, est la 5e plus forte de toute la classification périodique. Elle valide d'une part la très grande stabilité de l'anion astature, et d'autre part elle est riche d'enseignements sur la réactivité de l'astate et celles de ses composés, en particulier ceux actuellement étudiés par les équipes de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique...) nantaises pour des applications dans le traitement des cancers. Le radio-isotope 211 de l'astate présente en effet des caractéristiques physiques très prometteuses pour un usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.) en médecine (La médecine (du latin medicus, « qui guérit ») est la science et la pratique (l'art) étudiant l'organisation du corps humain...) nucléaire: ses rayonnements alpha pourraient permettre le développement de protocoles systémiques d'immunothérapie (L'immunothérapie est un traitement qui consiste à administrer des substances qui vont stimuler les défenses immunitaires de l'organisme afin...) cancéreuse, un axe de recherche porté conjointement par le LabEx IRON (Innovative Radiopharmaceuticals in Oncology and Neurology) et l'EquipEx ArronaxPlus.

Références:
The electron affinity of astatine, D. Leimbach, J. Karls, Y. Guo, R. Ahmed, J. Ballof, L. Bengtsson, F.B. Pamies, A. Borschevsky, K. Chrysalidis, E. Eliav, D. Fedorov, V. Fedosseev, O. Forstner, N. Galland, R.F. Garcia Ruiz, C. Granados, R. Heinke, K. Johnston, A. Koszorus, U. Köster, M.K. Kristiansson, Y. Liu (Liu (chinois : 柳宿, pinyin : liǔ xiù) est une loge lunaire de l'astronomie chinoise. Son étoile référente (c'est-à-dire celle qui délimite la...), B. Marsh, P. Molkanov, L.F. Pasteka, J.P. Ramos, E. Renault, M. Reponen, A. Ringvall-Moberg, R.E. Rossel, D. Studer, A. Vernon, J. Warbinek, J. Welander, K. Wendt, S. Wilkins, D. Hanstorp, S. Rothe, Nat. Commun., 11, 3824 (2020)
https://doi.org/10.1038/s41467-020-17599-2

Contacts:
- Nicolas Galland - nicolas.galland at univ-nantes.fr
- Stéphanie Younès - Responsable Communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine...) - Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel...) de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des espaces d'investigations communs ou proches.) du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) - inc.communication at cnrs.fr
- Anne-Valérie Ruzette - Chargée scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.) pour la communication - Institut de chimie du CNRS -anne-valerie.ruzette at cnrs.fr
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