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Sujet 13: Le bleu de méthylène en médecine et en biologie

Le bleu de méthylène est une espèce chimique de formule brute C16H18N3SCl. A l’état pur, le bleu de méthylène se présente

sous la forme d’une poudre soluble dans l’eau. Il peut être utilisé, comme colorant ou comme médicament. Son action repose

sur ses propriétés oxydo-réductrices : sa forme oxydée est bleue et sa forme réduite est incolore.

Certaines propriétés du bleu de méthylène sont utilisées en biochimie. Par exemple, en présence de glucose le bleu de

méthylène est réduit et ce dernier se transforme en une espèce non colorée. D’autres propriétés sont utilisées en médecine.

Le bleu de méthylène peut servir à colorer des bactéries pour les visualiser au microscope. Quand il entre dans le cytoplasme

d’une cellule vivante, le bleu de méthylène est réduit car c’est un environnement réducteur : les cellules vivantes paraissent

incolores. En revanche, des cellules mortes sont colorées en bleu car le bleu de méthylène y reste sous sa forme oxydé.

D’après www.futura-sciences.com

L’objectif de cet exercice est d’étudier une propriété du bleu de méthylène puis d’effectuer un contrôle de qualité, par dosage

spectrophotométrique, d’une préparation microscopique utilisée dans le domaine de la santé.

Partie 1 - Propriétés oxydantes du bleu de méthylène

Un extrait de protocole est donné ci-dessous : « Dans un erlenmeyer contenant une solution aqueuse de glucose, on ajoute

une solution de bleu de méthylène BM+(aq) . Le mélange, initialement bleu, devient progressivement incolore ».

Couples oxydant-réducteur mis en jeu :

— BM+(aq) / BMH(aq)

— RCOOH(aq) / RCHO(aq)

— le glucose est noté RCHO(aq).

— la forme oxydée du bleu de méthylène, noté BM+ , est la seule espèce colorée en solution aqueuse.

1.1 Donner la définition d’un oxydant.

Un oxydant est une espèce chimique susceptible de gagner des électrons.

1.2 Donner la définition d’une réduction.

On désigne par le mot réduction la transformation subie par un oxydant lorsqu’il capture des électrons.

1.3 Écrire les demi-équations électroniques relatives aux couples du bleu de méthylène BM + (aq) / BMH(aq) et du glucose

RCOOH(aq) / RCHO(aq)

BM+(aq) + H+(aq) + 2 e– BMH(aq)

RCOOH(aq) + 2 H+(aq) + 2 e– RCOH(aq) + H2O(l)

1.4 En déduire l’équation de la réaction modélisant la transformation décrite dans l’extrait du protocole.

RCOH(aq) + H2O(l) + BM+(aq)

BMH(aq) + RCOOH(aq) + H+(aq)

Partie 2 - Dosage d’une solution de bleu de méthylène

Figure 13.1. Spectre d’absorbance du bleu de

méthylène

Le bleu de méthylène est un colorant pour préparation microscopique

utilisé essentiellement pour colorer les noyaux des cellules afin d’appré-

cier le nombre de cellules mortes. Un technicien de laboratoire souhaite

déterminer avec précision la concentration du colorant dans une solu-

tion S dont l’étiquette porte l’indication suivante : « Bleu de méthylène

3,2 mmol·L−1» On note CS la concentration en bleu de méthylène de la

solution S. Cette concentration est déterminée par une méthode spectro-

photométrie. On mesure l’évolution de l’absorbance A d’une solution de

bleu de méthylène pour différentes longueurs d’onde λ.

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Sujet 13: Le bleu de méthylène en médecine et en biologie

Physique-Chimie / 1ère Spécialité

2.1. Commenter l’allure spectre d’absorption du bleu de méthylène et justifier la couleur de la solution de ce colorant.

La solution de bleu de méthylène absorbe essentiellement les longueurs d’onde comprises entre 590 nm et 690 nm avec

un pic à 650 nm, soit essentiellement de la lumière orange. La couleur de la solution correspond donc au bleu.

Pour déterminer la concentration CS en bleu de méthylène de la solution S, on prépare une gamme de solutions notées S1 à

S4 , de volume 25,0 mL chacune, à partir d’une solution mère de concentration en masse égale à 5,0 mg.L -1 .

L’absorbance des solutions a été mesurée à l’aide d’un spectrophotomètre préalablement réglé sur la valeur λmax du spectre

d’absorption. Les résultats sont reproduits dans le tableau ci-dessous :

Solution

S0

S1

S2

S3

S4

Concentration en masse Ci [mg·L−1]

5,0

4,0

3,0

2,0

1,0

Absorbance A

0,610

0,480

0,374

0,243

0,126

Rapport : Ai

Ci

0,12

0,12

0,12

0,12

0,13

2.2. Écrire le protocole détaillé de la préparation de la solution S 3 à partir de la solution mère S0 , en précisant la verrerie

nécessaire.

Calculons tout d’abord le volume de solution mère S0 à prélever :

V0 =

V3 × C3

C0

= 10 mL

Matériel nécessaire :

— pipette jaugée 10 mL

— propipette

— fiole jaugée 25 mL + bouchon

— bécher 25mL

— pissette d’eau distillée

Protocole :

— verser un peu de solution mère dans un petit bécher

— prélever grâce à la pipette 10 mL de solution mère

— verser dans une fiole jaugée de 25 mL

— compléter en eau distillée jusqu’au trait de jauge, bou-

cher et agiter

2.3. La loi de Beer Lambert est-elle vérifiée? Justifier le par le calcul, sans réaliser de graphique.

Calculons le rapport entre l’absorbance et la concentration des solutions de la gamme étalon. On remarque que le

rapport A

C

est approximativement constant et égal en moyenne à k = 0,123 L · g−1 . L’absorbance est donc bien

proportionnelle à la concentration, et la loi de Beer-Lambert est vérifiée.

2.4. En déduire une relation entre A l’absorbance de la solution et C la concentration en masse du bleu de méthylène, en

précisant les unités des grandeurs.

D’après la loi de Beer-Lambert : A = k × C , avec k = 0,123 L · g−1

2.5. Une solution SD de bleu de méthylène a été obtenue en diluant 400 fois la solution S. La mesure de l’absorbance de la

solution SD vaut AD = 0, 328.

2.5.1. Déterminer la concentration CD de la solution SD .

En utilisant la valeur de k obtenue précédemment :

CD =

AD

k

= 2,67 mg · L−1

2.5.2. En considérant une incertitude-type de mesure u(CS) égale à 0,2 mmol·L−1 , la valeur CS obtenue expérimentalement

est-elle en accord avec l’étiquetage de la solution S ? Justifier.

Calculons la concentration molaire de la solution S :

CS =

CS

M(bleu)

=

f × CD

M(bleu)

=

400 × 2,67 · 10−3

319, 6

= 3,34 mmol · L−1

L’écart entre cette valeur et celle indiquée sur l’étiquette vaut :

∆C = |CS − Cetiquette| = 0,14 mmol · L−1

Elle est inférieure à l’incertitude type. On peut donc conclure que la mesure est donc en accord avec l’étiquetage du

produit

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