Fluorescéine

Ben Valsler

Cette semaine, qu’est-ce qu’une piste de danse de boîte de nuit a à voir avec un laboratoire de biologie ? Kat Arney explique…

Kat Arney

À la lumière froide du jour, la fluorescéine ne ressemble à rien – juste à une poudre rouge orangé terne. Mais comme un animal fêtard dont les vraies couleurs n’apparaissent qu’après quelques verres et un tour sur la piste de danse d’une boîte de nuit, dissolvez-la dans de l’alcool ou de l’eau et placez-la sous une lumière ultraviolette et la fluorescéine prend vie, brillant d’une sinistre teinte verte.

Molécule organique composée uniquement de carbone, d’oxygène et d’hydrogène, ses propriétés fluorescentes proviennent du fait qu’elle est constituée de quatre anneaux hexagonaux de carbone reliés entre eux. La lumière UV surexcite les électrons de ces anneaux de carbone et ils se mettent à danser – comme notre fêtard amateur de disco – en libérant leur énergie excédentaire sous forme de lumière.

Similaire dans ses propriétés aux molécules fluorescentes naturelles produites par certaines espèces de bactéries, la fluorescéine a été synthétisée artificiellement pour la première fois par le chimiste et magicien des colorants allemand Adolf von Baeyer, lauréat du prix Nobel, en 1871. Depuis, elle a été largement utilisée dans toutes sortes d’applications allant de la recherche en laboratoire aux soins de santé, des champs pétrolifères au sauvetage air-mer.

En fait, si vous portez des lentilles de contact, on vous a probablement mis de la fluorescéine – ou du moins son sel, la fluorescéine sodique – dans les yeux lors de votre contrôle chez l’opticien, généralement en touchant doucement un morceau de papier buvard imprégné de ce produit contre votre œil. Ce qu’ils recherchent, ce sont de minuscules rayures à la surface du globe oculaire. Et parce que la fluorescéine s’accumule dans ces marques, elles apparaissent comme des traces vertes lorsqu’elles sont vues sous une lumière bleue (les UV ne sont pas utilisés ici, car ils sont trop dommageables pour votre vision).

Les autres utilisations médicales comprennent l’utilisation d’injections de fluorescéine dans la circulation sanguine pour tracer les vaisseaux sanguins – une technique connue sous le nom d’angiographie à la fluorescéine, développée pour la première fois en 1959 par un couple d’étudiants en médecine américains, Harold Novotny et David Alvis. Ils travaillaient sur les moyens de prendre des photos des vaisseaux sanguins à l’arrière de l’œil et ont remarqué que leur appareil photo captait une légère fluorescence des composés cristallins qui composent le cristallin. Pensant que mettre un colorant fluorescent dans le sang s’avérerait être un bon moyen de mettre en évidence le délicat réseau de vaisseaux, ils ont entrepris de tester diverses combinaisons de colorants et de filtres jusqu’à ce qu’ils tombent sur ceux qui sont encore utilisés dans le monde aujourd’hui.

De plus, la fluorescéine est un produit chimique hautement social, qui s’attache facilement à d’autres molécules biologiques comme les anticorps ou les éléments constitutifs de l’ADN. Et c’est grâce à cette propriété qu’elle est devenue la préférée des biologistes. Une version de la fluorescéine appelée FITC, ou « fitsy » comme on le prononce habituellement, est couramment utilisée pour colorer des cellules entières ou les molécules qu’elles contiennent. Cela permet aux chercheurs de les visualiser à l’aide d’un microscope équipé de lumière UV ou de lasers, créant ainsi des images complexes du fonctionnement interne des cellules. Les anticorps marqués au FITC ou à la fluorescéine sont souvent utilisés dans les machines de tri cellulaire automatisé, aux côtés d’autres marqueurs fluorescents qui brillent de différentes couleurs, pour séparer les cellules présentant des caractéristiques distinctes afin de pouvoir les étudier plus en profondeur.

C’est la capacité de la fluorescéine à se dissoudre facilement dans l’eau qui la rend également apte à des applications à une échelle beaucoup plus grande. Comme il y a une certaine quantité d’UV dans les rayons du soleil, elle brille en vert à la lumière ordinaire du soleil, ainsi que sous les faisceaux d’une lampe UV. On l’utilise donc pour suivre l’écoulement de l’eau dans les canalisations et autres cours d’eau, ainsi que pour mettre en évidence les fuites de substances nocives comme les eaux usées. Pendant la Seconde Guerre mondiale, les avions nazis étaient équipés de « fusées » à la fluorescéine – de petits paquets de produits chimiques qui étaient libérés si l’avion s’écrasait dans l’eau – révélant ainsi l’emplacement de l’épave. Dans les années 1960, les vaisseaux spatiaux qui s’éclaboussaient dans l’océan libéraient des traceurs de fluorescéine, permettant aux sauveteurs de repérer l’engin – et ses occupants astronautes – flottant sur les vagues.

Finalement, une centaine de livres de fluorescéine a été utilisée pour la première fois pour rendre la rivière de Chicago verte afin de célébrer la Saint-Patrick dans les années 1960, mais elle a rapidement été remplacée par des colorants végétaux plus écologiques à la suite d’une campagne menée par les écologistes. Moins amusant, peut-être, mais plus gentil pour la faune locale, pour être sûr.

Ben Valsler

Kat Arney sur la fluorescéine, un composé qui nous aide à voir, et à être vu. La semaine prochaine, faites vos valises, nous partons en vacances avec Emma Stoye…

Emma Stoye

L’une des choses les plus ennuyeuses quand on part en vacances – au même titre que d’essayer de tout faire rentrer dans son bagage à main, ou de s’inquiéter de l’endroit où l’on a laissé son passeport – est la perspective d’être constamment tourmenté par des insectes. Si, comme moi, vous avez la peau pâle – un attrait irrésistible pour les mouches, les tiques et les moustiques – l’un des parfums standards des voyages à l’étranger est la saveur citronnée de l’insectifuge.

Ben Valsler

Découvrez comment Emma évite les insectes piqueurs la prochaine fois. D’ici là, n’hésitez pas à nous faire part de vos suggestions de composés à couvrir en tweetant @chemistryworld. Je suis Ben Valsler et je serai de retour la semaine prochaine.