Dans l'industrie pharmaceutique, le polymorphisme peut avoir des effets catastrophiques. Il arrive en effet qu'un composé utilisé comme médicament (sous forme cristallisée) se transforme spontanément en composé de même formule, mais de forme différente, ce qui impacte directement son efficacité. Ce phénomène a notamment impacté la production du ritonavir, un médicament utilisé pour le traitement de l'infection par le VIH, en 1998.
Si le nouveau composé est plus stable que le composé original, même de façon infime, il "contamine" tous les stocks du composé original avec lequel il rentre en contact : quelques molécules seulement peuvent induire la transformation d'un médicament en composé polymorphe inefficace.
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Le sujet semble pointu mais j'avoue avoir du mal à comprendre le phénomène décrit même après lecture des sources que j'ai survolées...
Même le wiki n'est pas simple à comprendre et s'adresse à des personnes qui ont déjà des bases, ce qui n'est pas mon cas...
Les molécules changent de formes mais pas de composition : le H2O devient 2OH et ça change tout ?
Je croyais me souvenir de mes vieux cours de chimie que l'on pouvait les mettre d'un côté ou de l'autre.
Si quelqu'un pouvait vulgariser pour un pauvre profane en la matière, je lui en serais reconnaissant toute ma vie jusqu'à ce soir ! :-)
Je prend l'exemple de l'eau: La formule H2O signifie qu'une molécule d'eau est composée de 2 atomes d'hydrogène et un atome d'oxygène, et comme indiqué dans l'anecdote la formule ne change pas. Par contre les formes solides se différencie de la forme liquide et gazeuse par le fait que l’agencement des molécules d'eau n'est pas aléatoire mais suit une structure géométrique qui se répète. Selon la pression et température on va arriver à des structures différentes, voir en.wikipedia.org/wiki/Phases_of_ice . La structure choisie minimise une certaine énergie, et est donc la plus "stable". Mais parfois, la nature "se trompe", la forme est la plus stable par rapport aux petite variations autour, mais il y a en fait une façon plus stable d'agencer ces atomes. Il est alors possible de donner un "plan" à notre ensemble de molécules à suivre pour atteindre cette nouvelle configuration. Il suffit de mettre un petit morceau de cette nouvelle configuration en contact avec l'ancienne forme, et comme la nouvelle est plus stable elle va "contaminer" l'ancien équilibre. Plus d'exemples sont donnés ici: en.wikipedia.org/wiki/Disappearing_polymorph Le roman de science fiction glace-neuf fr.wikipedia.org/wiki/Glace-neuf raconte par exemple le cas où une forme de glace serait plus stable à température et pression ambiante que l'eau liquide, le contact de cette forme avec l'océan provoque alors une glaciation planétaire.
Quelques ref en plus:
Video d'un cristal qui grossit : www.youtube.com/watch?v=ng4QQkW4ODM
Alors, je vais faire appel à mes vieux cours de chimie de prépa (j'avais 5/20 de moyenne donc ne me faite pas trop confiance) et la 1ère source pour essayer d'expliquer. Si quelqu'un à mieux/veut me corriger, qu'il le fasse.
Contrairement à l'intuition qu'on peut en avoir (comme M1ck43l souligne), oui la composition d'une molécule est importante, mais aussi la façon dont elle est elle-même organisée (dans quel configuration 3D sont ses atomes, pour l'eau par exemple c'est un genre de V avec le O au milieu et les deux H aux bouts), mais aussi et surtout comment est-ce qu'elles sont agencées entre-elles dans un pack.
Par exemple, l'eau peut se cristalliser (geler) de bien des façons (cherchez Phases of Ice sur wikipédia, on a un peu plus de 19 façons différentes). Cela va dépendre des conditions extérieures, pression, température, etc. Ce qui change, c'est la manière dont les molécules vont être disposées dans la strucutre "fixe" et cela va changer comment le composé réagit.
J'ai l'impression que c'est surtout ce deuxième phénomène qui est évoqué ici.
Ici, comme on parle de composés de médicaments, les molécules sont déjà bien bien plus longues donc avec bien plus d'agencement théoriquement possibles (même si les conditions de formation de la plupart d'entre eux sont probablement si absurde qu'on ne les découvrira jamais). Et il ne faut pas oublier un principe dans la nature de la chimie : Le but du monde, sur le long terme, c'est d'être au niveau d'énergie le plus stable. Ce qui veut dire, bien souvent, le plus bas. (vous avez une jolie image de ça dans la 1ère source, partie Thermodynamics).
Quand on créé notre composé avec la forme qu'on lui veut (car c'est la forme efficace dans notre contexte), rien ne nous dit que cette forme là est celle avec l'énergie la plus basse/la plus stable. C'est comme si vous emmêliez un paquet de ressorts ensembles, on sent bien que c'est pas stable non plus. Même si pour l'instant ça tient. Si vous prenez le paquet de ressorts et que vous le jetez par terre (vous lui donnez de l'énergie), il va exploser, tous les ressorts vont revenir à un état plus stable pour eux. Mais il n'est pas nécessaire de donner de l'énergie à tout le paquet, si ça se trouve c'est comme un chateau de cartes, il suffit de donner de l'énergie à un pour que le reste de la structure explose. Ou même, il y a un ressort qui est fondamentalement mal placé et qui va lentement bouger et finir par tout casser.
C'est ce qui se passe ici. Si notre composé n'est pas dans un état aussi stable que possible, il lui suffit d'un peu d'énergie (un rayonnement quelconque qui passait par là, un coup de chaud, etc) ou un mauvais agencement de base et une des molécules va retourner à un état plus stable. Et ce faisant, risque d'entrainer ses voisines, et au final le paquet éclate*. Et on se retrouve avec un truc qui ne nous serre à rien. Et bon courage pour faire retourner les ressorts à l'état qui nous arrangeait.
*C'est une métaphore bien sûr, un cristal reste un cristal, ça n'explose pas d'un coup sans raison. Du moins, pas quand c'est un composé utilisé en médicaments. Mais la structure interne va changer.
J'ai aussi homis le fait qu'un composé n'est pas forcément toujours fait avec une seule molécule il me semble, mais là on rentre vraiment du côté pharmaceutique et je ne vais pas me prononcer sur ça.
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Le sujet semble pointu mais j'avoue avoir du mal à comprendre le phénomène décrit même après lecture des sources que j'ai survolées...
Même le wiki n'est pas simple à comprendre et s'adresse à des personnes qui ont déjà des bases, ce qui n'est pas mon cas...
Les molécules changent de formes mais pas de composition : le H2O devient 2OH et ça change tout ?
Je croyais me souvenir de mes vieux cours de chimie que l'on pouvait les mettre d'un côté ou de l'autre.
Si quelqu'un pouvait vulgariser pour un pauvre profane en la matière, je lui en serais reconnaissant toute ma vie jusqu'à ce soir ! :-)
Pour des matériaux cristallins, la liste des propriétés qui changent selon les formes cristallines est assez longues :
nte.mines-albi.fr/CristalGemme/CG6/fr/co/ac_ConcequencesPolymorphisme_1.html
Par contre, il me semblait que c'était surtout une histoire de pression, d'humidité et de température et je ne vois pas pourquoi il y aurait "contamination". Pour moi, un stock change de forme car il est soumis aux mêmes conditions physiques et la forme la plus stable est prise selon les conditions. Quelqu'un m'explique cette histoire de contamination ?
Je prend l'exemple de l'eau: La formule H2O signifie qu'une molécule d'eau est composée de 2 atomes d'hydrogène et un atome d'oxygène, et comme indiqué dans l'anecdote la formule ne change pas. Par contre les formes solides se différencie de la forme liquide et gazeuse par le fait que l’agencement des molécules d'eau n'est pas aléatoire mais suit une structure géométrique qui se répète. Selon la pression et température on va arriver à des structures différentes, voir en.wikipedia.org/wiki/Phases_of_ice . La structure choisie minimise une certaine énergie, et est donc la plus "stable". Mais parfois, la nature "se trompe", la forme est la plus stable par rapport aux petite variations autour, mais il y a en fait une façon plus stable d'agencer ces atomes. Il est alors possible de donner un "plan" à notre ensemble de molécules à suivre pour atteindre cette nouvelle configuration. Il suffit de mettre un petit morceau de cette nouvelle configuration en contact avec l'ancienne forme, et comme la nouvelle est plus stable elle va "contaminer" l'ancien équilibre. Plus d'exemples sont donnés ici: en.wikipedia.org/wiki/Disappearing_polymorph Le roman de science fiction glace-neuf fr.wikipedia.org/wiki/Glace-neuf raconte par exemple le cas où une forme de glace serait plus stable à température et pression ambiante que l'eau liquide, le contact de cette forme avec l'océan provoque alors une glaciation planétaire.
Quelques ref en plus:
Video d'un cristal qui grossit : www.youtube.com/watch?v=ng4QQkW4ODM
Alors, je vais faire appel à mes vieux cours de chimie de prépa (j'avais 5/20 de moyenne donc ne me faite pas trop confiance) et la 1ère source pour essayer d'expliquer. Si quelqu'un à mieux/veut me corriger, qu'il le fasse.
Contrairement à l'intuition qu'on peut en avoir (comme M1ck43l souligne), oui la composition d'une molécule est importante, mais aussi la façon dont elle est elle-même organisée (dans quel configuration 3D sont ses atomes, pour l'eau par exemple c'est un genre de V avec le O au milieu et les deux H aux bouts), mais aussi et surtout comment est-ce qu'elles sont agencées entre-elles dans un pack.
Par exemple, l'eau peut se cristalliser (geler) de bien des façons (cherchez Phases of Ice sur wikipédia, on a un peu plus de 19 façons différentes). Cela va dépendre des conditions extérieures, pression, température, etc. Ce qui change, c'est la manière dont les molécules vont être disposées dans la strucutre "fixe" et cela va changer comment le composé réagit.
J'ai l'impression que c'est surtout ce deuxième phénomène qui est évoqué ici.
Ici, comme on parle de composés de médicaments, les molécules sont déjà bien bien plus longues donc avec bien plus d'agencement théoriquement possibles (même si les conditions de formation de la plupart d'entre eux sont probablement si absurde qu'on ne les découvrira jamais). Et il ne faut pas oublier un principe dans la nature de la chimie : Le but du monde, sur le long terme, c'est d'être au niveau d'énergie le plus stable. Ce qui veut dire, bien souvent, le plus bas. (vous avez une jolie image de ça dans la 1ère source, partie Thermodynamics).
Quand on créé notre composé avec la forme qu'on lui veut (car c'est la forme efficace dans notre contexte), rien ne nous dit que cette forme là est celle avec l'énergie la plus basse/la plus stable. C'est comme si vous emmêliez un paquet de ressorts ensembles, on sent bien que c'est pas stable non plus. Même si pour l'instant ça tient. Si vous prenez le paquet de ressorts et que vous le jetez par terre (vous lui donnez de l'énergie), il va exploser, tous les ressorts vont revenir à un état plus stable pour eux. Mais il n'est pas nécessaire de donner de l'énergie à tout le paquet, si ça se trouve c'est comme un chateau de cartes, il suffit de donner de l'énergie à un pour que le reste de la structure explose. Ou même, il y a un ressort qui est fondamentalement mal placé et qui va lentement bouger et finir par tout casser.
C'est ce qui se passe ici. Si notre composé n'est pas dans un état aussi stable que possible, il lui suffit d'un peu d'énergie (un rayonnement quelconque qui passait par là, un coup de chaud, etc) ou un mauvais agencement de base et une des molécules va retourner à un état plus stable. Et ce faisant, risque d'entrainer ses voisines, et au final le paquet éclate*. Et on se retrouve avec un truc qui ne nous serre à rien. Et bon courage pour faire retourner les ressorts à l'état qui nous arrangeait.
*C'est une métaphore bien sûr, un cristal reste un cristal, ça n'explose pas d'un coup sans raison. Du moins, pas quand c'est un composé utilisé en médicaments. Mais la structure interne va changer.
J'ai aussi homis le fait qu'un composé n'est pas forcément toujours fait avec une seule molécule il me semble, mais là on rentre vraiment du côté pharmaceutique et je ne vais pas me prononcer sur ça.
Bonjour
Je vous suis depuis longtemps,
Cette réaction chimique peut largement exister.
Aussi l’eau se transforme toutes les fentos secondes
C’est ce que l’on appelle l’autoprotolyse ; elle passe de de hidronyum H3o+ à Oh- ce qui donne h20
Bonne journée
En chimie, les molécules ou les sels peuvent cristalliser selon plusieurs formes différentes, et ce, sans modifier leurs compositions chimiques, ou même leur stéréochimie (la façon dont les atomes d'une seule molécule sont agencés dans l'espace). Après la synthèse d'une molécule, on peut induire la formation d'une forme cristalline particulière en fonction de différents paramètres (pression, température, solvant utilisé etc.) mais les cristaux obtenus peuvent être métastables. Ça veut dire qu'ils ne sont pas stables thermodynamiquement, mais qu'il faudrait leur apporter de l'énergie ou un stimulus pour les placer dans une forme plus stable.
C'est un peu comme si une personne était affalée dans un canapé (position métastable), elle n'est pas dans la position la plus confortable possible, mais il lui faudrait fournir de l'énergie ou un stimulus pour se déplacer et s'allonger confortablement (position thermodynamiquement stable).
La présence d'un point de nucléation (un tout petit cristal de molécules en position stable) au milieu du mélange métastable peut servir de stimuli pour que, de proche en proche, toutes les molécules se réarrangent en structure cristalline stable. Le petit cristal va alors grossir jusqu'à ce que tout le mélange se retrouve sous cette nouvelle structure cristalline.
Le problème dans ce cas est que la structure cristalline stable peut avoir des propriétés différentes de celles recherchées, par exemple en étant moins soluble dans l'eau que la version métastable, et donc moins facile à dissoudre pour ensuite passer dans le corps du patient.
Comme dirait mon professeur "c'est un peu de la chimie avec les mains" mais je pense que ce sont avec des concepts comme cela que 95% des chimistes imaginent les mécanismes.
C’est pas faux !
Je ne sais pas si vous avez deja vu ca en vrai ou en video: en hiver si la temperature de l'eau baisse doucement et que celle-ci est au repose, elle peut descendre en dessous de 0 tout en restant liquide (metastable). Par contre si on remue, on apporte un peu d'energie et les molecules arrivent dans un etat plus stable: tout gele tres rapidement.
Ca arrive souvent avec les bouteilles dans les voitures.
Ci dessous la meme chose avec le facteur pression en plus.
Ici c'est l'etat qui change mais j'imagine qu'on peut avoir l'agencement meme des atomes d'une molecule qui puisse changer. Il me semble qu'on parle de ´conformation' de molecules pour les differents agencements possibles. Et de kiralité pour la symétrie.
Ca peut changer beaucoup les propriétés. Par exemple du carbone sous forme graphite, c'est des mines de crayons alors qu'il existe la forme diamant bien plus dure.
Arretez moi si je melange pleins de trucs, je ne suis pas chimiste ni physicien !
youtube.com/shorts/oNLGIMSD61A?si=XfeMLIlwDXmIEiCh
Le carbone est un bon exemple : selon la manière dont il se solidifie, on a de la lonsdaléite, du graphite ou du diamant - ou du charbon
Il y a quelques millions d'années, une météorite a frappé un gisement de graphite en plein centre. Le graphite s'est transformé en diamant quasi instantanément... le plus gros cristal fait moins de 2 mm dans sa plus grande dimension
www.cieletespace.fr/actualites/diamants-l-asteroide-qui-a-cree-1000-milliards-de-carats
C'est incroyable, plus vous expliquez, moins on comprend...
Bravo à vous pour toutes ces connaissances et merci beaucoup d'essayer de vulgariser mais la vache, c'est ardu pour les non chimistes !
Désolé mais j’ai rien compris
Alors tu vois les chaises de la salle des fêtes, elles s’empilent bien les unes sur les autres pour les ranger. Sauf que si t’en mets une à l’envers ça va être tout de suite le bazar.
C’est comme ça que le Naturopathe qui nous donne des cours a expliqué le phénomène des acides gras trans. Ça me semble être le même phénomène que dans l’anecdote. Même molécule, prenant la place d’une vraie mais sous une forme qui la dénature.
Bien sûr, je vais t'expliquer ça avec des mots simples et des métaphores.
Imaginons que tu aimes beaucoup les briques de Lego. Tu construis une maison avec des briques de différentes formes. Tu as une belle maison qui tient bien debout et tout fonctionne parfaitement.
Maintenant, imagine que, pendant la nuit, sans que tu le saches, les briques de ta maison se transforment en briques d'une forme différente. Le lendemain matin, tu te réveilles et tu vois que ta maison ne ressemble plus du tout à ce qu'elle était : elle ne tient plus debout, les murs sont bancals, et la maison est sur le point de s'effondrer.
Dans cette métaphore, les briques de Lego représentent les molécules d'un médicament. La forme originale des briques est la forme cristallisée du médicament, celle qui fonctionne bien et qui aide à guérir. Mais parfois, ces briques changent de forme toute seule, même si elles ont toujours la même couleur et le même nombre de bosses (elles ont toujours la même formule chimique). Ce changement de forme peut faire en sorte que le médicament ne fonctionne plus correctement.
C'est exactement ce qui s'est passé avec le ritonavir, un médicament utilisé pour traiter le VIH, en 1998. Les briques (les molécules du médicament) ont changé de forme de manière imprévisible, ce qui a rendu le médicament moins efficace, créant un gros problème pour les patients et les fabricants.
Si même Tybs demande une explication… ?! On est tous perdus
La "contamination" a très bien été expliquée par d'autres commentaires dont je remercie les auteurs ;)
Bravo. Comme ça on comprend mieux !
Ça me rappelle une amie (Sylvie MC) une très bonne en chimie (doctorat) qui expliquait les molécules avec le principe des briques de Lego.
Dire que le polymorphisme impacte "directement" l'efficacité du médicament est faux. C'est uniquement une priorité pharmacocinétique qui peut être réduite : la biodisponibilité (fraction du composé qui atteindre la circulation sanguine après administration orale). Un composé cristallisé sous une forme plus stable peut avoir une moins bonne solubilité dans l'intestin. Ce qui entraîne une moindre fraction qui passe la barrière épithéliale (passage de l'intestin à la veine porte) donc une moindre fraction qui circule dans la sang. Il n'y a que la fraction qui passe dans la sang qui va avoir un effet thérapeutique. Donc une moindre fraction qui passe dans la circulation sanguine (= moindre biodisponibilité) va entraîné un effet pharmacologique moindre, le médicament est donc moins efficace.
Par exemple, un composé sous une forme cristalline donnée a une biodisponibilité de 70%. Sous une forme cristalline plus stable, sa biodisponibilité serait par exemple réduite à 35%. Ça aurait pour conséquence que 2 fois moins de composé arrive dans la circulation sanguine pour atteindre sa cible pharmacologique et donc un effet pharmacologique divisé par 2
Bonjour,mais ça ne s appellerai pas un
Isomère de constitution si mes souvenirs de cours de chimie lointaine s avèrent encore exacte
Corrigez moi si je me trompe .
Merci à tous pour vos explications enrichissantes !
Je n'ai pas compris le pourquoi du comment du phénomène mais j'ai compris le principe qui s'y réfère, et c'est déjà pas mal pour aujourd'hui !