1) Le cas de l'oignon .
L’oignon est un végétal de type bulbe* de la famille des herbacés* récolté comme légume. Il fait partie de la base de la cuisine et possède des propriétés médicinales importantes. Il est constitué de certaines cellules renfermant des composés soufré* et d’enzymes dont l’alliinase*.Les alliinases sont une classe d’enzymes*, présentes dans les plantes du genre Allium* comme l’ail et les oignons. Une enzyme est un catalyseur*, élément qui permet à une réaction chimique de s'effectuer sans y participer, et qui augmente la vitesse de cette réaction chimique. On la retrouve donc intacte à la fin de la réaction. Une enzyme ne catalyse qu'une seule réaction, on dit qu'elle est spécifique. On remarque que l'alliinase est composée de quatre chaines peptidiques, c'est à dire quatre chaines d'acides aminés dont leur nombre et leur ordre varient d'une protéine à l'autre. L'ordre de ces acides aminés est appelé séquence, dont va dépendre le fonctionnement de la protéine.
Les alliinases contenues dans les cellules végétales de l'oignon réagissent avec l’air pour libérer un composé soufré très volatile : le sulfate d’allyle* dont la composition est proche de celle des gaz et autres produits lacrymogènes* .Il est donc très agressif pur la cornée .Donc quand nous coupons un oignon, la lame rencontre l’oignon pour le découper et déchire les cellules du légume. L’alliinase est ainsi répandu dans l’air et crée le composé lacrymogène de sulfate d’allyle. Etant donné la propriété très volatile de ce composé soufré, il est très vite en contact avec le liquide qui protège la cornée, bien évidement les larmes, plus précisément l’eau qu’elles contiennent. C’est alors qu’il se dissout et qu’il forme de l’acide sulfurique (dont la formule chimique est H2SO4 ), particulièrement irritant.
Voici l’équation de la réaction :
C6H10SO4 (sulfate de diallyle ) + 2H2O (eau) ----> 2H+ + SO42- (acide sulfurique)+ 2C3H6O (alcool allylique).
Le cerveau est alors alerté de la présence de ce corps étranger qui irrite l’œil et qui est douloureux parce que c’est de l’acide*. Le système de production des larmes est alors enclenché. Les larmes sont produites pour rincer l’œil et donc atténuer l’irritation .Mais plus il se défend ,plus il sécrète de larmes, plus le sulfayte d’allyle va produire de l’acide sulfurique et donc plus nous pleurons. Au final, plus l'oignon agit et plus nous réagissons ; mais la réaction entraîne l'agression. Il n'y a alors qu'une solution, éloigner l'oignon de l’œil.
Nous avons fait une expérience qui consistait à extraire L’ADN d’un oignon .Le but de l’expérience étant d’isolé l’ADN de l’oignon dans lequel ce trouve le gène qui produit l’alliinase .
Protocole expérimental :
1/ Peler un oignon en prenant soin de retirer les écailles à l’extérieur .Découper dans une soucoupe quelques écailles en petits morceaux à l’aide d’un scalpel .
3/ Dans un bécher , préparer la solution d’extraction :
Ajouter à 30 mL d’eau , une cuillère à café de sel .
Verser un peu de cette solution aqueuse (15 mL environ) dans le mortier où se trouvent les fragments d’oignon broyés .
4/ Ajouter ensuite , la valeur d’une cuillère à café de liquide vaisselle dans le mortier afin de dissoudre les lipides et par conséquent de détruire la membrane des cellules .
Continuer de broyer pendant quelques minutes jusqu'à l’obtention d’un mélange quasi-homogène voire homogène .
5/ Dans l’entonnoir , mettre un morceau de coton et filtrer la solution obtenue après broyage en récupérant le filtrat dans un bécher .
6/ Verser 10 mL de filtrat dans un tube à essai .
Verser dans le tube à essai délicatement 10 mL d’alcool en le fesant couler sur la paroi du tube .
Au contact de l’alcool , l’ADN contenue dans le filtrat se précipite et forme une « méduse ».
7/ Prélever la « méduse » d’ADN à l’aide d’un agitateur ou d’une pipette , et déposer la dans un verre de montre .
Verser quelques gouttes de vert de méthyle dans le verre de montre .
La coloration verte persiste sur l’ADN qu’on a ainsi isolé .
Nous avons réaliser cette expérience qui est la première partie d’une autre expérience plus complexe mais par manque de matériel au lycée , nous n’avons pas pu la finir , donc pas pu isoler le gène concerné pour l’observer au microscope .
Voici un graphique qui présente une étude de la quantité d'oignon par rapport au temps que l'individu met à pleurer .
Voici le tableau de valeurs :
Avec 10g, on ne pleure pas, on sent juste des picotements .Mais plus la masse d'oignon augmente, plus la réaction est forte et le temps de son apparition réduit. Lorsque la masse d'oignon atteint les 150 g, alors nous ressentons l’effet au bout d’une seconde seulement.
Il existe plusieurs méthode pour ne pas pleurer en épluchant des oignons. Il y a des moyens mécaniques comme mettre des lunettes de piscines ou de plongée ou éplucher l'oignon dans un sac plastique mais il y a surtout des moyens chimiques pour ce débarrasser de ce larmoiement .Nous avons réaliser des expériences pour tester ces différents moyens :
Expérience 1:
Nous avons fais bouillir l'oignon avant de le couper .
Résultat: L'oignon, une fois bouilli ne dégage plus de sulfate d'allyle car l'enzyme (l'alliinase) a été dénaturé à haute température. En revanche, l'eau dans lequel l'oignon a bouilli pourrait contenir du sulfate d'allyle dissous .
Expérience 2:
Nous mettons l'oignon pendant 10 minutes minimum au congélateur avant de le couper .
Résultat:Les enzymes sont dénaturés à basse température donc l'oignon de dégage plus de sulfate d'allyle .
Expérience 3:
Nous épluchons l'oignon sous l'eau .
Résultat:Le sulfate d'allyle qui se dégage est emporté par l'eau qui s'écoule :L'eau limite le dégagement gazeux .
Récemment , des scientifiques néo-zélandais et japonais ont crée un oignon qui ne fait pas pleurer .Ils ont commencé par isoler le gène qui commande la fabrication de l’alliinase (Ce que nous aurions bien aimés faire si nous en avions eu les moyens ). Et le retire ,de manière à ce qu'il ne puisse plus déclencher la production de l'enzyme. Pour cela, ils introduisent dans la cellule d'oignon une séquence capable d'inhiber le gène. Tout le processus est alors stoppé et nos yeux ne sont plus irrités .Ils souhaiteraient le commercialiser d’ici dix ans sachant que le programme de recherche a débuté en 2002.
2) Le cas de la conjonctivite .
Virale, bactérienne ou allergique, la conjonctivite a de nombreuses causes. Le plus souvent bénigne, cette affection présente parfois des complications. Ouvrez l’œil !
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| Coupe sagittale des structures annexes de la partie antérieure de l'oeil . |
Pour revenir à la conjonctivite ,on parle de kérato-conjonctivite, lorsque la conjonctivite s’associe à une inflammation de la cornée (la partie antérieure et saillante du globe oculaire) . En pratique, les deux inflammations sont très souvent associées mais il est important de dissocier les deux car certaines kératites* peuvent engendrer des séquelles graves.
Il existe plusieurs sortes de conjonctivite :
● La conjonctivite virale :
Les affections virales ont la particularité de toucher simultanément plusieurs tissus (nez, poumons, intestins, articulations, méninges etc..). L’œil et plus particulièrement la conjonctive font partie des tissus potentiellement affectables.
La plupart des infections virales produisent une conjonctivite bénigne. C’est à dire qu’elle ne présentent rien d’alarmant .Ces infections affectent d'abord un œil, puis l’autre dans les jours suivants.Elle est le plus souvent causée par des adénovirus* .
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| Oeil atteint de conjonctivite virale |
● La conjonctivite allergique :
Ces conjonctivites sont ,la plupart du temps, saisonnières, correspondant à un allergène précis (pollens , poil des chat ou acariens par exemple).L’inflammation conjonctivale est très variable d’un sujet à l’autre. On observe un larmoiement modeste à très abondant, liquide, associé souvent à un écoulement nasal abondant et des éternuements. Parfois les symptômes se limitent à une simple irritation avec sensation de sable dans les yeux.
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| Oeil atteint de conjonctivite allergique |
● La conjonctivite bactérienne :
Elle est provoquée par divers types de bactéries comme les staphylocoques* ou les pneumocoques* .Les personnes atteintes présentent une inflammation toujours visible au moins sous les paupières. L'infection commence souvent dans un œil puis s'étend à l'autre. On observe habituellement un écoulement purulent*. L'infection peut s'accompagner d'une légère gêne à la lumière (on parle de photophobie). Il peut y avoir une sensation de sable ou de corps étranger dans l’œil, mais il n'y a pas habituellement de douleur intense. La fonction visuelle n’est pas altérée, tout au plus peut-il y avoir « un voile » devant les yeux, du fait de l’œdème*.
Il existe des formes suraiguës de conjonctivites. La personne présente les mêmes symptômes mais ils sont beaucoup plus intenses. Les bactéries en causes peuvent être des Neisseria gonorrhoeae et Corynebacterium diptheroides. Ces conjonctivites bactériennes sont plus dangereuses. Les bactéries citées ont la capacité de traverser plus facilement un épithélium cornéen* .
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| Yeux atteints de conjonctivite bactérienne |
3) Autres irritations .
L’œil est constamment exposé à des facteurs comme la pollution, le maquillage, les bactéries, les virus, etc. qui risquent de causer des irritations et d'entraîner le développement de certaines affections. Les yeux peuvent être allergiques aux produits de maquillage appliqués près des yeux ou sur les paupières .Tout changement de produit peut provoquer une allergie donc un larmoiement. Certains médicaments provoquent également une allergie autour des yeux . Généralement, ces problèmes sont sans gravité et se traitent bien .
En dehors des pathologies bien individualisées telles que les conjonctivites , l'oeil peut être simplement irrité par la fumée, le froid, le vent, le soleil, la poussière, voire l'arc électrique, l'eau de piscine ou l'eau de mer. Dans ces cas là, il devient également rouge.
Ces facteurs environnementaux sont nombreux et tous les traiter serait impossible. On dira alors que le système lacrymal est intelligent et change la quantité de larmes sécrétées en fonction de l'environnement dans les quantités idéales pour chaque cas.En effet lorsque le climat est chaud et sec, l’œil se dessèche plus vite du fait de l'évaporation. Dans ce cas la production augmente et les paupières clignent plus régulièrement afin de répartir ce surplus produit.Lorsque le temps est humide, la production est moindre car l'évaporation est elle aussi faible. Dans un même temps, les paupières battent moins vite.Lorsque l'on traverse une zone poussiéreuse, il faut évacuer ces envahisseurs qui peuvent endommager l’œil. La quantité de larmes est donc augmentée et une grande partie des poussières sont transférées par l'intermédiaire de larmes dans le nez où elles forment des blocs compacts .
Le système lacrymal réagit aussi quand il rencontre une substance lacrymogène : par exemple , les gaz lacrymogènes* , utilisés par les forces de l’ordre , sont les plus connues . Un agent lacrymogène est un composé chimique qui provoque une irritation ou un écoulement lacrymal .N'importe quelle substance ayant cet effet peut être appelée lacrymogène. Cependant un gaz lacrymogène est une substance chimique choisie pour sa faible toxicité et qui est considérée comme non létale* . Plusieurs produits chimiques sont utilisés généralement ; par exemple, le chlore et le brome qui donne les substances les plus utilisées : le chlorobenzylidène malonitrile (gaz CS) , le Chloracétophénone (gaz CN) et le Dibenzoxazépine (gaz CR) .
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| Structure en trois dimensions d'une molécule lacrymogène du gaz CS |
