Désir d'enfant

Aborder la fertilité par la chimie

La fertilité implique des phénomènes chimiques complexes. Pour bien comprendre, il faut des bases.

Nous rencontrons beaucoup de couples qui sont aux prises avec des problèmes de fertilité qui nous disent qu’ils se sentent désemparés parce qu’ils n’ont pas les bases pour poser les bonnes questions. Lors de notre 2e article, nous avons amené la distinction entre certaines disciplines des sciences de la vie et la médecine afin de mieux poser vos questions. Ici nous mettons le pied dans le bain de la science.

Introduction

Dans le présent article, nous allons commencer à introduire les bases scientifiques nécessaires pour saisir les vraies réponses aux questions que vous vous posez au sujet de la fertilité. Sans devenir des chimistes, au fil des articles, vous serez en position de comprendre bien plus que de simples vulgarisations qui vous laissent quelquefois dans l’obscurité.

Nous parlerons d’abord de la constitution des atomes. Eh oui! Nous sommes tous un ensemble d’atomes bien organisés! Nous parlerons ensuite de la diversité des atomes. Ces premières explications nous conduiront à parler de comment les atomes s’associent pour créer des molécules. Finalement, nous discuterons de la notion de solubilité et de concentration.

L’histoire de l’atome

Un philosophe grec nommé Démocrite qui a vécu environ 400 ans avant Jésus Christ était intéressé par la question suivante : la matière est-elle continue et divisible à l’infini ou est-elle constituée de petites particules invisibles? Son opinion penchait pour la seconde option et, dans le but d’établir ce qu’on appelle un modèle théorique (image mentale) pour baser sa réflexion, il avait appelé ces petites particules « atomos ». Atomos est un mot qui signifie : insécable, ou indivisible si vous préférez.

Par la suite, et cela pendant des siècles, la recherche en chimie a été conduite par des « pseudo-scientifiques » qui s’intéressaient au concept de la pureté des éléments : les alchimistes. Ceux-ci cherchaient le moyen de convertir des métaux en d’autres métaux. Les travaux de certains scientifiques français comme Lavoisier et Proust ont contribué à confirmer qu’il existe bel et bien des éléments purs et que la matière est composée de particules simples. Ces travaux ont conduit un professeur britannique, John Dalton, à élaborer ce qu’on appelle aujourd’hui : la théorie atomique de Dalton qu’on peut résumer en quatre points :

  1. Chaque élément (pur) est formé de petites particules appelées atomes;
  2. Les atomes d’un même élément sont identiques, les atomes d’éléments différents sont différents;
  3. Un composé chimique pur (molécule) est une combinaison d’atomes dans un nombre bien défini;
  4. Au cours d’une réaction chimique, il y a réorganisation des atomes (et des molécules), mais les atomes eux-mêmes ne sont pas modifiés.

En bonne partie grâce aux travaux d’Ernest Rutherford de l’Université McGill au début des années 1900 et qui portaient sur la radioactivité, nous savons aujourd’hui que tous les atomes sont constitués des trois mêmes sous-particules : les neutrons, les protons et les électrons. Les neutrons sont des sous-particules qui sont électriquement neutres et qui participent à la formation du noyau. Les protons sont aussi dans le noyau et ont une charge électrique positive. Les électrons gravitent autour du noyau et sont chargés négativement.

Il faut comprendre que selon ce modèle, les atomes sont principalement constitués de vide. En effet, le noyau des atomes serait proportionnellement petit : d’une dimension équivalente à un dix millième de milliardième de centimètre (10x-13cm); alors que les électrons graviteraient dans un « immense » espace d’un diamètre 100 000 fois plus grand autour du noyau.

Ce qui distingue les éléments

Pourquoi les éléments sont-ils différents s’ils sont tous constitués d’atomes eux-mêmes faits des trois mêmes particules? Ce qui distingue les atomes et qui constitue la différence entre les éléments, c’est le nombre de ces particules. Ainsi, l’or est différent du fer, le sélénium du carbone, l’oxygène de l’azote, etc., parce qu’ils sont constitués d’atomes ayant des nombres différents de neutrons, de protons et d’électrons. Impressionnant non? Le tableau périodique des éléments contient la liste des éléments connus à ce jour. Plus de cent sortes d’atomes!

Les molécules

Ce qui permet aux atomes de se lier les uns aux autres, c’est leurs électrons. Ce sont des forces électriques qui forcent les atomes à partager leurs électrons. Quand deux atomes se partagent des électrons, on a une molécule. On représente souvent les molécules en représentant les atomes par de petites sphères. On représente, par une petite barre, le lien chimique créé par les électrons que les atomes partagent. Ici : plusieurs façons de représenter une molécule d’eau constituée d’un atome d’oxygène lié à deux atomes d’hydrogène.

Voici d’autres exemples de molécules, c’est-à-dire des associations d’atomes :

Substance pure versus mélange

Quand on parle de substance pure, on parle d’une substance composée d’une seule molécule. Par exemple, l’eau n’est composée que d’une seule sorte de molécule. L’eau est donc différente du lait, du liquide séminal du sperme ou de l’eau d’érable, par exemple. En effet, ces trois solutions sont en fait constituées d’eau dans laquelle plusieurs autres molécules (sucres, vitamines, hormones, etc.) ont été dissoutes. On classerait le lait, le liquide séminal et l’eau d’érable non pas dans les substances pures, mais dans une catégorie appelée « mélange ».

Solubilité

Il faut donc savoir que certaines molécules sont capables de s’immiscer entre d’autres molécules et de créer des interactions faibles, mais relativement stables formant ainsi un mélange. On appelle cette interaction : solubilité. Ces interactions sont basées sur le fait que certaines molécules, dites polaires, se comportent comme des aimants. Elles ont un pôle positif (+) et un pôle négatif (-). Entre elles, les molécules polaires ont des régions qui s’attirent et d’autres qui se repoussent. Par exemple, des molécules de glucose peuvent interagir avec des molécules d’eau de cette façon. C’est ce qui arrive quand vous sucrez votre café.

Il y a, en contrepartie, des molécules neutres dites non polaires qui interagissent entre elles. Leur interaction avec des molécules polaires est impossible. C’est ce que l’on observe quand nous mélangeons de l’huile (non polaire) avec de l’eau (polaire).

Pour solubiliser de l’huile dans l’eau, il est possible de changer la nature de l’eau en y solubilisant d’abord une molécule appelée émulsifiant ou savon. Le mélange eau-savon n’a pas les mêmes propriétés que l’eau pure. On peut alors y solubiliser une certaine quantité d’huile. C’est ce qui se passe quand vous faites la vaisselle!

Concentration

Habituellement, et pour les fins qui nous intéressent ici, la concentration est définie comme la quantité d’une molécule dissoute dans un volume défini d’une autre. Par exemple, si vous dissolvez 5 grammes (g) de sucre dans un litre d’eau, alors on dit que la concentration en sucre est de 5 grammes par litre (5 g/l).

En ce qui concerne les phénomènes de la vie comme la fertilité, nous verrons que l’effet d’un atome ou d’une molécule dépend souvent de sa concentration. Par exemple, l’augmentation de la concentration d’une molécule appelée « hormone FSH » dans le sang d’une femme active la croissance des follicules contenant les ovules à la surface des ovaires. La vie est en bonne partie un phénomène dont le contrôle passe par le contrôle de la concentration des atomes et des molécules.

Conclusion

Avec cet article, nous avons fait un petit pas en arrière pour établir des bases plus solides pour tout le monde.

Je vous invite à relire ce petit abrégé de chimie et à vous mettre à l’aise avec les notions qu’il contient. La compréhension que vous tirerez de nos prochains articles sera beaucoup plus enrichissante. Cela devrait vous aider à mieux comprendre les questions reliées à la fertilité que nous projetons d’aborder. Nous réutiliserons les termes atome, molécule, substance pure, mélange, solubilité et concentration de façon tout à fait intentionnelle pour être certain que nos réponses prennent assise sur des notions claires.

Tenez bon! Nous revenons avec la suite et d’autres notions bientôt.

Mathieu Boilard
Ph.D. biologiste, président chez Nasci Biologie Médicale Inc.

Dr Boilard est biologiste et père de trois enfants. Il a obtenu un doctorat en recherche fondamentale du Centre de Recherche en Biologie de la Reproduction de l’Université Laval. Ce travail a été reconnu par une bourse post-doctorale du Conseil de Recherche National en Science et Génie du Canada. Il a œuvré en recherche toute sa carrière dans le domaine de la biologie cellulaire des spermatozoïdes. Il décide en 2011 de fonder Nasci Biologie Médicale Inc. : un laboratoire qui utilise des technologies de biologie cellulaire parmi les plus avancées du monde pour mieux identifier les problèmes de fécondité chez l’homme.

Lyne Massicotte
Ph.D., CSPQ Biochimiste clinique, vice-présidente et directrice de Nasci Biologie Médicale Inc

Dre Massicotte est biochimiste clinique et mère de trois enfants. Elle a obtenu son doctorat en recherche fondamentale du Centre de Recherche en Biologie de la Reproduction de l’Université Laval après avoir travaillé pendant 7 ans sur des aspects comme le développement de nouveaux protocoles de stimulation ovarienne, la maturation des ovules, la fécondation et le développement embryonnaire in vitro. Elle a travaillé intensivement sur la biochimie des protéines présentes dans l’ovule et l’embryon. Elle a par la suite fait des études universitaires de 4e cycle à la faculté de médecine de l’Université de Montréal pour devenir biochimiste clinique. Elle co-supervise le laboratoire médical de biochimie à l’Hôpital Pierre-Boucher de Longueuil. Elle dirige également le laboratoire médical de Nasci Biologie Médicale Inc.

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