Mercure, Hg

Le mercure, Hg, comme le cadmium et le zinc appartient au groupe IIB de la classifîcation périodique des éléments. Son numéro atomique est 80, sa structure électronique est (Xe) 4f14 5d10 6s2. Il existe sous forme de plusieurs isotopes stables dont le plus abondant a la masse  202. Voir Généralités Métaux.

Le mercure existe sous des états d’oxydation 0,1 et 2. L e rayon ionique de Hg+ est de 1,27 A° et celui de Hg2+ 1,10 A°.

Le mercure élémentaire Hg0, ou métallique à température ambiante, est un liquide brillant, lourd (densité = 13,6) qui se solidifie à -40°C et bout à 357°C . Une des principales caractéristiques du mercure Hg0 est d’avoir une tension de vapeur basse ce qui explique qu’il donne des vapeurs facilement même à température ambiante. L’évaporation du mercure liquide est favorisée par l’élévation de température et l’augmentation de la surface de contact avec l’air. (Si l’on compare le mercure à l’eau, l’eau bout à 100°C et s’évapore très facilement à température ambiante).

Le mercure monovalent, Hg+, ou mercureux, sous forme de chlorure Hg2 Cl2 s’appelle calomel. Une des caractéristiques du mercure monovalent est d’être peu soluble dans l’eau, et dans les solvants organiques et les lipides. Cependant, en présence de molécules à groupe SH, le mercure Hg2+ se dismute en Hg° et Hg2+ .

Le mercure divalent Hg2+ ou mercurique , par exemple HgCl2 également appelé sublimé est beaucoup plus soluble dans l’eau que Hg+. Par ailleurs Hg2+ forme des complexe avec molécules biologiques particulièrement celles qui comportent des groupes SH.

Les alkyl-mercure peuvent se diviser en mono-alkyl-mercure et dialkyl-mercure.

Les mono alkyl-mercure à chaine courte forment avec des halogènes des composés très volatils et très solubles dans les lipides. On a ainsi le chlorure de méthyl-mercure (CH3) Hg Cl et d’éthyl mercure (CH3-CH2) Hg Cl, le chlorure de phényl mercure , phényl -Hg Cl.

Les dialkyl mercure sont très volatils et liposolubles. On a ainsi le diméthyl mercure CH3HgCH3, le diphényl mercure. Le diméthyl mercure présent dans l’atmosphère peut être transformé par les pluies acides en monométhyl mercure.

Enfin il existe des dérivés mercuriels de poids moléculaires plus élevés dont certains comme la merbromine (ancien mercurochrome), le mercurothiolate ou thiomersal sont utilisés comme antiseptiques. Le mercurothiolate était présent dans de nombreux vaccins.

Présence

La production mondiale de mercure est environ 10.000 tonnes. La source naturelle de mercure est le cinabar HgS qui est le rouge. L’air situé au voisinage immédiat des roches contenant beaucoup de mercure en contient lui même des quantités non négligeables.

Le mercure métallique est utilisé dans l’industrie électrique, dans les appareils de mesure comme les manomètres, dans les catalyseurs. Les thermomètres médicaux à mercure ne sont plus utilisés.

Les formes organiques de mercures sont présentes dans fongicides et certains bactéricides, ils sont utilisés dans la préparation des peintures, du papier.

Le méthyl-mercure se trouve à forte concentration dans les poissons et les coquillages. Le mercure, Hg° et le Hg2+ peuvent être méthylés par les microorganismes présents dans l’eau et le méthyl-mercure ainsi formé est assimilé par les poissons et les coquillages.

Le mercure a par le passé été largement utilisé en médecine, voir mercure pharmacologie.

Toxicité des diverses formes de mercure

Les propriétés du mercure Hg0 , Hg2+ , Hg+ et les dérivés organo-mercuriels étant très différents il est nécessaire de les étudier séparement.

Mercure Hg0

Le mercure Hg0 est présent soit sous forme métallique soit sous forme de vapeur dans l’air.

Absorption

Par inhalation, le mercure sous forme de vapeur est bien absorbé par voie pulmonaire. Dans le sang et les tissus le mercure est oxydé en Hg++ par la catalase érythrocytaire notamment.

Par voie orale, le mercure liquide sous forme métallique pris par voie orale est très peu absorbé et comme la surface de contact avec l’air après absorption est généralement faible, il se forme peu de vapeurs de mercure.

Les amalgames dentaires à base de mercure peuvent libérer du mercure sous forme de vapeurs qui seront absorbées par voie pulmonaire et sous une forme soluble dans la salive qui sera absorbée par voie digestive.

Distribution

Les vapeurs de mercure Hg0, absorbées par voie pulmonaire sont véhiculées par le sang et en grande partie transformées dans l’organisme en mercure mercurique Hg2+. Cette transformation n’est cependant pas suffisamment rapide pour empêcher Hg0 de franchir la barrière hématoencéphalique et le placenta avant d’être métabolisé.

Dans les tissus, notamment le cerveau, le méthyl-mercure serait oxydé en mercure mercurique.

Elimination

Une partie du mercure Hg0 s’élimine dans l’haleine mais la plus grande partie est trouvée dans les urines sous forme de mercure mercurique.

Toxicité

La toxicité du mercure Hg0 est pulmonaire et neurologique.

L’inhalation de vapeurs de mercure peut entrainer une irritation des voies aériennes et les bronches avec une dyspnée. En cas de concentration très élevée une insuffisance respiratoire peut entrainer la mort.

Les symptômes neuropsychiatriques sont divers et peu caractéristiques, il s’agit d’une asthénie, d’une perte de poids, d’une irritabilité, d’une hyper salivation, de tremblements intensionnels prédominant aux extrémités sur lesquel peuvent venir se greffer des accès de mouvements plus amples.

Chez les intoxiqués les concentrations de mercure sont supérieures à 100µg/L dans le sang et supérieure à 300µg/L dans les urines. Dans le cerveau sa concentration serait beaucoup plus élevée.

Mercure Mercureux, Hg+

Le mercure Hg+ , existe sous divers formes par exemple Hg2 Cl2 . qui est insoluble dans l’eau et dans les solvants organiques (solubilité inférieure à 0,001g/100 mml. Par ailleurs le mercure mercureux est peu corosif.

Le mercure mercureux est très peu absorbé par le tube digestif et il est donc relativement peu toxique.

Mercure Mercurique, Hg2+

Le mercure mercurique Hg2+ est soluble dans l’eau et divers solvants. Par exemple Hg Cl2 est très soluble dans l’eau , 7g/100 mml et assez soluble dans les solvants organiques.

Absorption

Pris par voie orale la biodisponibilité de Hg Cl2 est d’environ 10%. Cette absorption peut être augmentée car Hg Cl2 est corrosif et l’irritation du tube digestif qu’il provoque augmente son absorption.

Distribution

Le mercure mercurique présent dans le sang se répartit à peu près également entre le plasma et les globules rouges. La concentration plasmatique est égale ou le plus souvent légèrement supérieure à celle que l’on trouve dans le sang total.

Le mercure mercurique s’accumule dans le rein au niveau des tubules notamment, il a beaucoup d’affinité pour les cellules épithéliales.

Il ne traverse que peu ou pas la barrière hémato-encéphalique et le placenta.

Elimination

Le mercure mercurique s’élimine par voie urinaire, peut être par sécrétion tubulaire. Il existe également une élimination digestive par la salive, la bile et dans divers autres sécrétions.

Toxicité

Les organes cibles du mercure mercurique sont le tube digestif et le rein. On observe :

– les troubles digestifs : douleurs, vomissements, diarrhée car le produit est corrosif. Ces symptômes sont particulièrement nets en cas d’intoxication aigue

– des troubles rénaux : on peut observer une polyurie précédent une anurie. L’anurie provient d’une nécrose tubulaire

Par ailleurs on peut observer après ingestion de mercure un syndrome complexe appelé acrodynie ou encore « pink disease » qui est caractérisé par un érythème des extrémités, du thorax et de la face avec photophobie anorexie, tachycardie, constipation ou diarrhée. Ce syndrome serait dû à une réaction hypersensibilité au mercure.

Alkyls-Mercure

On peut distinguer des mono-alkyls comme le méthyl-mercure qui existe sous forme de l’ion CH3 Hg+ ou sous forme de CH3 Hg Cl ou comme le phényl mercure, phényl Hg+ ou le phényl Hg Cl. Les dialkyls mercure comme Hg (CH3)2 et divers autres dérivés.

Absorption

Les alkyls-mercure à chaine courte peuvent être présents dans l’atmosphère à l’état de vapeurs et peuvent être absorbé par inhalation.

Les alkyls mercure après ingestion sont absorbés par le tube digestif à 80 ou 90%.

Distribution

Les alkyls-mercure présent dans le sang ont une grande affinité pour les globules rouges dans lesquels ils s’accumulent à une concentration environ 10 fois supérieure à celle du plasma. Ainsi en cas d’intoxication par un alkyl-mercure le rapport de concentration de mercure dans le sang total sur concentration dans le plasma est de 5 à 6.

Les alkyls mercure traversent facilement la barrière hémato-encéphalique et la concentration dans le cerveau serait environ 6 fois plus élevée que celle du sang total. Les alkyls mercure traversent le placenta et on en trouve également dans les cheveux.

Biotransformation

Les alkyls-mercure sont transformés dans l’organimes en mercure mercurique, la transformation du phényl mercure étant beaucoup plus rapide que celle du méthyl- mercure.

Le méthyl- mercure peut se combiner à l’atome de soufre de la molécule de cystéine pour former un complexe méthylmercure-cystéine dont la structure présente une grande ressemblance avec celle de la méthionine. Ce complexe utilise le même transporteur que la méthionine et les acides aminés comme la leucine et la phénylalanine pour pénétrer dans le cerveau. Chez l’animal, l’administration de méthionine réduit la pénétration du complexe méthyl-mercure dans le cerveau. Le méthylmercure peut aussi former un complexe méthylmercure-cystéine-glycine qui se trouve sous forme anionique et son transport est inhibé par le probénécide. Le mercure Hg2+ peut aussi se combiner avec 2 molécules de cystéine pour former un complexe qui n’utilise pas le transporteur des acides animés.

Elimination

Les alkyls mercure s’éliminent dans la bile et dans l’urine. Toutefois il faut remarquer que l’élimination de méthyl mercure dans l’urine est faible.

Toxicité

la toxicité du méthyl-mercure a été clairement illustrée par la maladie de Minamata. Minamata est une petite ville du Japon où les industries rejetaient dans la mer des dérivés de mercure dont le méthylmercure. Le mercure rejeté était capté par le plancton qui transforme le mercure inorganique en méthylmercure. Les poissons qui mangeaient le plancton contenaient de grandes quantités de mercure. Les mangeurs de poissons, c’est-à-dire les chats puis les hommes, ont présenté des signes d’intoxications mercurielles parfois mortelles.

Les symptômes observés étaient d’ordre neurologique : paresthésie, ataxie, dysarthrie, surdité. Il y avait une dégénérescence des neurones du cortex en particulier au niveau du cervelet.

Les dérivés organo mercuriels traversant le placenta lors de l’intoxication de la mère on peut observer divers troubles chez l’enfant en particulier des paresthésies des extrémités, une surdité, des troubles extrapyramidaux.

En cas d’intoxication, la concentration de mercure dans le sang est supérieure à 200µg/L. L’élimination urinaire n’est pas un bon indice de l’intoxication car le méthyl mercure s’élimine essentiellemnt par la bile.

Diagnostic de l’intoxication mercurielle

Le diagnostic de l’intoxication mercurielle, parfois appelée hydragyrisme, par l’une ou l’autre des formes de mercures repose sur le dosage du mercure dans les milieux biologiques. Le dosage du mercure total dans le plasma et dans le sang permet de savoir s’il s’agit d’une intoxication et de donner une bonne indication sur l’origine éventuelle de l’intoxication.

Si le rapport de concentration mercure sang total mercure dans le plasma est très voisin de 1 il s’agit de mercure mercurique Hg+.

Si ce rapport de concentration est de l’ordre de 5 il s’agit vraisemblablement d’une intoxication par les alkyls mercure. En général en cas d’intoxication, la concentration de mercure dans le sang est supérieure à 100 ou 200 µg/L.

La mesure de la concentration de mercure total dans l’urine donne une bonne indication de la prise de mercure notamment lorsqu’il s’agit d’intoxication par le mercure Hg0 ou Hg2+.

Par contre en cas d’intoxication par un organo-mercuriel, l’élimination rénale est moins importante.

Comme l’organisme humain n’a pas la possibilité de transformer le mercure mercureux ou mercurique en méthyl mercure, la présence de méthyl mercure dans le sang ou l’urine témoignent de l’existance d’une intoxication par le méthyl-mercure lui même.

Traitement

Les médicaments utilisés pour traiter une intoxication mercurielle sont le BAL, la pénicillamine et la méthionine.