I) Le mercure, un métal dangereux

a) Carte d’identité

-symbole : Hg (du latin hydrargyrum, « argent liquide ») -masse atomique : Z=200 ,59 -charge : A=80 -masse volumique : 13,6 g/cm3 -Température de fusion : -38°C -Température d'ébullition : 357°C -gaz incolore et inodore -Minerai d'origine : Cinabre

-métaux lourd

-conductivité électronique élevée

-faible conducteur thermique

-seul métal liquide à température ambiante

-se divise par l'agitation en fines gouttelettes

-se caractérise par une extrême volatilité 

-se combine très facilement avec d'autres molécules, que ce soient des métaux (amalgames), des molécules minérales ou organiques.

b) Différentes formes :

Le mercure est un métal qui change facilement de forme et de propriétés. Très volatil, il passe aisément de l'état liquide à l'état gazeux à température ambiante. En présence d'oxygène, le mercure s'oxyde très facilement passant de l'état métallique (Hg0), liquide ou gazeux, à l'état ionisé (Hg2+). C'est aussi un métal qui s'associe facilement aux molécules organiques formant de nombreux dérivés mercuriels.

· Le mercure se présente en deux familles distinctes :

- Le mercure métallique ou inorganique qui prend lui-même trois formes différentes :

- le mercure métallique élémentaire, sous forme liquide (noté Hg°). C'est le mercure classique, sous sa forme la plus connue, qui était utilisé dans les thermomètres.
- le mercure sous forme gazeuse (noté Hg°). Le mercure, en chauffant, se transforme en vapeur.
- le mercure inorganique, sous forme ionique. C'est ce qu'on appelle les atomes de mercure (notés Hg2+ )

- Le mercure organique, quand il se combine avec une molécule contenant du carbone, à la base de tout élément vivant (ou qui a été vivant).

Il existe des échanges permanents entre ces différentes formes, car le mercure a une grande capacité à se transformer, notamment sous l'effet de l'acidité du milieu, et de la présence de molécules assurant ces combinaisons (chlore, soufre). La transformation peut être décrite comme suit :

du mercure métallique aux ions mercuriques : l'oxydation. Dans un milieu aqueux, le mercure minéral est oxydé (perd des électrons) pour donner des ions mercure Hg²⁺. Dans l’organisme, par l'action de la catalase présente dans les globules rouges, le mercure métallique est transformé en ions mercuriques, qui passent dans le sang.

des ions mercuriques au mercure organique : la méthylation. Dans l'environnement, le mercure se transforme en méthylmercure par l'ajout d'un groupement méthyl (CH₃ que l’on peut noter Me). La méthylation de Hg²⁺ est principalement un processus biologique naturel qui entraîne la production de composés de méthylmercure (MeHg⁺) fortement toxiques. Une variété de microorganismes, principalement les bactéries,  requièrent du sulfate ainsi que les bactéries méthanogènes (qui produisent du méthane) participent à la conversion de Hg2+ en MeHg. La méthylation est un processus assez lent.

Dans notre organisme, la méthylation se déroule principalement en milieu aqueux ou dans les intestins, en fonction de l'acidité et de la concentration de soufre. Les composés de mercure organique les plus courants sont le méthylmercure et le diméthylmercure.

Dans la nature, le mercure passe d’une forme a l’autre comme l’illustre ce schéma :

c) les conséquence sur la santé

Le mercure est à l'origine de maladies professionnelles. L'intoxication par le mercure s'appelle l'hydrargie ou hydrargyrisme.

D'où vient la toxicité du mercure ?

Le mercure est un métal très réactif au milieu dans lequel il se trouve (température, composition chimique...). Il peut se lier dans l'organisme aux molécules constituant la cellule vivante (acides nucléiques, protéines...) modifiant leur structure ou inhibant leurs activités biologiques.

le mercure est repéré comme un élément toxique, et plus particulièrement néphrotoxique, c'est-à-dire agissant sur les reins, et neurologique, c'est-à-dire agissant sur le système nerveux

Le mercure est à l’origine de maladies cardiovasculaires, rénales et neurologiques.

Les symptômes sont des troubles mentaux plus ou moins graves, une salivation excessive, des douleurs abdominales, des vomissements, de l'urémie (accumulation d'urée liée à une insuffisance de la fonction rénale)

Il peut entraîner des troubles neurologiques du fœtus. Une exposition à long terme peut progressivement conduire à une aggravation des symptômes et au bout du compte, à des troubles de la personnalité, à la stupeur, et dans des cas extrêmes, au coma et à la mort. Des découvertes récentes décrivent les effets indésirables sur le système immunitaire et cardiovasculaire pour de très faibles concentrations de mercure.

voies d'intoxication

· Les deux voies principales de pénétration du mercure dans l'organisme sont l'inhalation et l'ingestion. 

L'absorption cutanée : Cette voies d’intoxication est beaucoup moins fréquente et ne survient qu'à la suite d'intoxications accidentelles (contact de la peau avec du mercure liquide) ou cosmétiques (savon à base de iodure de mercure utilisé en Afrique pour blanchir la peau)

L'inhalation : Le mercure liquide se transforme en vapeur à température ambiante. La vapeur est inhalée et est très facilement absorbée. Certains dérivés organiques (le diméthylmercure) volatiles, pénètrent également dans l'organisme par inhalation.

L'ingestion : Hors absorption accidentelle ou expérimentale du mercure liquide, et hors absorption de composés ioniques, l'ingestion concerne essentiellement les formes organiques de mercure, absorbés par l'intermédiaire de la nourriture.

· En fonction de ses propriétés physico-chimiques, chaque forme chimique de mercure atteint des " cibles " biologiques préférentielles. Selon la forme chimique, le mercure va être dirigé vers certaines cellules ou parties de l'organisme. La spéciation influence directement la toxicité du mercure. Pour cette même raison, la sensibilité au mercure est également très différente selon les espèces biologiques.

la toxicité du mercure varie selon sa forme :

- le mercure sous forme liquide (Hg°). Cette forme est peu toxique car très peu absorbé par voie orale. L'ingestion de mercure quitte le corps en quasi-totalité (plus de 99 %) par les voies naturelles (selles, urine)
- le mercure métallique sous forme de vapeur (Hg°). Le mercure, en chauffant, se transforme en vapeur. Il n'est plus ingéré (dans l'estomac) mais inhalé, et va, par conséquent, dans les poumons et dans le sang. Le mercure est alors transporté dans les différentes parties du corps, notamment dans le cerveau, organe cible des intoxications par vapeurs mercurielles
- le mercure sous forme ionisé (Hg²⁺ ou Hg⁺⁾ peut pénétrer dans le corps par voie orale (inhalation) ou cutanée. Ces voies se concentrent notamment dans le foie et les reins.
- Le mercure organique a déjà été absorbé et assimilé par un organisme vivant et se retrouve dans les tissus carbonés de celui-ci. Il peut être à nouveau ingéré par un autre (exemple : mercure absorbé par les micro-plancton absorbé par  les poissons et crustacés lui-mêmes consommées par les humains). Cette toxicité est renforcée par un phénomène de concentration qu'on appelle la bioaccumulation. Il engendre des effets mutagènes et cancérigènes.

Bioaccumulation

Tel que l'illustre la figure ci-dessous, la chaîne alimentaire représente la voie la plus importante du processus de bioaccumulation du mercure. En milieu aquatique, les plantes et les petits organismes comme le plancton absorbent du mercure selon un processus d'absorption passive en surface ou lors d'absorption de nourriture. Dans le cas des organismes «autotrophiques» (qui ne mangent pas d'autres organismes), l'absorption passive constitue la seule voie d'exposition. La quantité de mercure accumulée dans ces espèces pendant leur durée de vie moyenne, par un processus d'absorption passive, n'est généralement pas toxique pour l'organisme. En revanche, les hétérotrophes (animaux qui mangent d'autres formes biologiques) peuvent être exposés à des niveaux de concentration dangereux par voie indirecte. Le méthylmercure s'accumule dans la chaîne alimentaire des prédateurs qui mangent d'autres organismes et absorbent des contaminants contenus dans leur source d'alimentation. Au fil du temps, les niveaux des contaminants seront plus élevés chez un individu qui consomme des plantes ou des proies contaminées par du méthylmercure que par son habitat ou ses aliments. Par conséquent, les prédateurs de niveau trophique supérieur possèdent une charge corporelle de mercure plus élevée que celle des poissons qu'ils consomment.

Présentation synoptique des différentes formes et effets du mercure

Source : synthèse OPECST

Pour simplifier, on peut dire qu'on peut avaler sans risque une bille de mercure, mais il ne faut ni respirer une vapeur de mercure, ni ingérer un mercure déjà transformé sous une forme.