Sélénium - Définition

Histoire

Le sélénium a été découvert par les chimistes Jöns Jacob Berzélius (1779-1848) et Johan Gottlieb Gahn en 1817 dans la matière subsistant lors de la préparation d'acide sulfurique.
Les éléments sélénium et tellure ont été découverts à la même période.

Le tellure a reçu le premier son nom par référence à la Terre (latin : tellus). Du fait de la ressemblance entre ces deux éléments toujours liés dans les minerais, comme le sont la Terre et la Lune, le sélénium a son nom dérivé de Séléné, déesse de la Lune.

Gisements

Les séléniures, comme la clausthalite PbSe et l'umagite Cu₃Se₂, sont des minéraux rares.
La production de sélénium provient essentiellement du retraitement des résidus de l'électrolyse du plomb, du nickel et du cuivre.

Toxicologie, écotoxicologie

Le sélénium métallique est un élément trace essentiel (qui semble notamment limiter les risques de cancer de la prostate) mais nombre de ses composés sont extrêmement toxiques et sa dose toxique pour l'Homme est très facilement atteignable (400 µg/jour). Il n'est donc pas recommandé d’en prendre sous forme de supplément alimentaire, mais de consommer des aliments en contenant naturellement (champignons, foie, crustacés...).

Il est plus toxique sous forme d'oxyanions séléniate (plus rare) et plus encore sous forme de sélénite (forme soluble, hautement toxique et bio-assimilable du sélénium, qui est la forme du sélénium la plus courantes dans l’environnement).

Effets environnementaux

Il est présent dans l'environnement et la biomasse sous plusieurs formes chimiques ; sous divers degrés d’oxydation ou même sous des formes complexées dans l’environnement. Hélas la forme sélénite, la plus toxique est aussi la plus fréquente.

Certaines matières résiduelles d’origines industrielles ou agricoles (engrais chimiques) en contiennent des doses suffisantes pour polluer l'environnement où le sélénium peut être bioaccumulé par la chaîne alimentaire. De plus son temps de demi-vie d’élimination dans l’organisme (dépuration) est long (19 à 42 jours).

Une pollution par le sélénium peut ainsi faire diminuer la biomasse jusqu’à 72% chez certaines espèce de poissons.

Il est impératif de maîtriser les techniques d’analyse du sélénium pour en identifier toutes ses formes lors d’analyse de l’eau, des sols et de chair (tissus musculaires en général) pour la santé publique et conjointement celle de l’environnement.

Seuil de toxicité

Ils varient dans l’environnement selon le contexte et l'espèce.

Un seuil est actuellement établi à environ 3-4 µg/g pour les sédiments, le sol et l’eau. Ce seuil est cependant controversé parce que la toxicité du sélénium varie beaucoup selon sa forme, selon des synergies avec d'autres molécules (thiols par exemple) et parce qu'il semble inadaptés à la variabilité des espèces et des contextes (exemple : milieu statique (lac) non comparable avec des eaux à fort débit (fleuve, rivière, etc…), de plus la sensibilité variable des espèces testées en laboratoire devrait affecter la détermination des seuils). Chez les poissons, pour les tissus musculaires de poissons, les seuils varient selon la tolérance de l’espèce observée. Des bases permettent de comparer les seuils de toxicités pour quelques poisson et oiseaux étudiés.
Pour l’instant la recherche n'a pas été orientée vers la détermination de seuils plus précis, mais des arguments plaident pour des études approfondies ;

Importance du contexte : Les cellules de la levure saccharomyces cerevisiae tolèrent normalement quelques millimoles de sélénite. mais en présence de thiols dans leur milieu de croissance elles meurent en présence d'une dose mille fois plus faible (de l'ordre de la micromole). Le glutathion et le sélénite réagissent spontanément en produisant plusieurs composés contenant du sélénium (sélénodiglutathione, glutathiosélénol), séléniure d'hydrogène), sélénium élémentaire, ainsi que des espèces réactives de l'oxygène. Des chercheurs ont étudié la toxicité des composés issus de la réaction entre glutathion et sélénite de sodium. Ils ont conclu que le sélénodiglutathione, élémentaire, le sélénium, ou les espèces réactives de l'oxygène n'étaient pas en cause. Par contre, la formation extracellulaire de séléniure d'hydrogène peut expliquer l'aggravation de la toxicité du sélénite en présence de thiols ; la production directe de séléniure d'hydrogène avec la D-cystéine désulfhydrase induit en effet une mortalité élevée de S. cerevisiae . L'absorption de sélénium par la levure est considérablement renforcée en présence de thiols externe, très probablement par ce qu'il favorise l'internalisation du séléniure d'hydrogène. La toxicité du sélénium, dans ce modèle fongique, semble pouvoir être expliquée par la consommation de glutathion réduit intracellulaire, ce conduit à la mort des cellules via à de graves stress oxydatif

Cycle et toxicité du sélénium : Certains micro-organismes extrêmophiles contribuant à son cycle biogéochimique lui résistent cependant.
C'est par exemple le cas de la bactérie tellurique Cupriavidus metallidurans CH34 (anciennement Ralstonia metallidurans, fréquemment trouvé dans les sols ou sédiments contaminés par des métaux. Elle se détoxique (et détoxique le sol) en réduisant le sélénite en précipité de sélénium élémentaire insoluble et bien moins toxique).
Des radiotoxicologues ont mis en évidence deux voies de réduction du sélénium chez cette bactérie ;

• transformation du sélénite et/ou du séléniate en sélénium organique sous forme de sélénométhionine incluse dans des protéines bactériennes.
• précipitation du sélénite en nanoparticules de sélénium élémentaire (procédé observé pour le sélénite, mais non pour le séléniate).

Du sélénodiglutathion est trouvé chez des bactéries exposées au séléniate en milieu limité en sulfate. Le séléniate semble moins bioassimilable : Les bactéries qui y sont exposées en accumulent 25 fois moins que de sélénium lorsqu’elles sont exposées à du sélénite.
Des bactéries mutantes (résistantes au sélénite) ont été étudiées par le CEA qui a observé qu'elles n’exprimaient pas une protéine membranaire (DedA) ; ce qui leur permet de moins accumuler de sélénium après exposition au sélénite (comparativement à la même bactérie non mutée). Le séléniate pourrait quant à lui être dégradé par la sulfate perméase de C. metallidurans CH34.