BROMURE D'ÉTHIDIUM: STRUCTURE, PROPRIÉTÉS, UTILISATIONS, TOXICITÉ - CHIMIE - 2025

Le bromure d'éthidium est un composé aromatique fluorescent ayant la capacité, en raison de sa structure chimique, de s'insérer entre les chaînes d'ADN. Il se lie également aux molécules d'ARN fortement repliées. Cela permet une interaction entre ce sel et les bases azotées.

Le bromure d'éthidium absorbe la lumière ultraviolette dans une gamme de longueurs d'onde de 210 nm à 285 nm, émettant une fluorescence orange de 605 nm. L'intensité de sa fluorescence augmente jusqu'à 20 fois lorsqu'elle interagit avec l'ADN.

Coloration de l'ADN avec du bromure d'éthidium fluorescent sous rayonnement UV sur gel d'agarose. Source: École des ressources naturelles d'Ann Arbor

En raison de sa propriété de fluorescence, le bromure d'éthidium est utilisé pour visualiser des fragments d'ADN séparés par électrophorèse d'agarose (image du haut); technique introduite indépendamment par Aaij et Borst (1972) et Sharp (1973).

Le bromure d'éthidium, lorsqu'il est intercalé entre les chaînes d'ADN, pourrait également entraver ses processus de duplication et de transcription; et par conséquent, être la cause de la génération de mutations. Cependant, il n'y a aucune preuve concluante pour étayer cette hypothèse.

Structure chimique

Structure moléculaire du bromure d'éthidium. Source: Calvero.

Dans l'image supérieure, nous avons la structure moléculaire du bromure d'éthidium représentée par sa formule développée.

La molécule est presque totalement plate, car tous les atomes du système formé par les trois anneaux (phénanthridine) et l'atome d'azote chargé positivement ont une hybridation sp ². Mais il n'en est pas de même avec ses groupes substituants.

Le groupe phényle à l'extrême droite, les groupes amino et le groupe éthyle lié à l'azote chargé sont responsables du système absorbant les longueurs d'onde UV qui caractérisent alors la fluorescence du bromure d'éthidium.

En revanche, notez que leurs interactions intermoléculaires sont principalement régies par des attractions électrostatiques; et dans une moindre mesure, ils sont maintenus ensemble par les forces de dispersion londoniennes des anneaux.

Propriétés

nom

Le bromure d'éthidium.

Nom IUPAC: bromure de 3,8-diamino-5-éthyl-6-phénylphénanthridinium.

Synonymes: bromure homide et Dromilac.

Formule moléculaire

C ₂₁ H ₂₀ N ₃ Br

Aspect physique

Cristaux rouge foncé ou se présente sous forme de poudre brune.

Goût

Amer.

Odeur

Solide inodore.

Point de fusion

260-262 ° C (se décompose).

point d'allumage

> 100 ºC

Solubilité

40 g / L à 25 ºC dans l'eau et 2 mg / mL dans l'éthanol.

Densité

0,34 g / cm ³

La pression de vapeur

1,2 · 10 ^-12 mmHg à 25 ° C (estimé).

Coefficient de partage octanol / eau

Log Kow = - 0,38

Décomposition

Lorsqu'il est chauffé jusqu'à décomposition, le bromure d'éthidium émet une fumée très toxique de bromure d'hydrogène et d'oxydes d'azote.

Stabilité

Stable et incompatible avec les agents oxydants forts.

Indice de réfraction

1,67 (estimé).

pH

4-7 dans une solution à 2% dans l'eau.

Applications

Réaction en chaîne par polymérase (PCR)

La réaction en chaîne par polymérase, PCR, permet d'obtenir de nombreuses copies de manière exponentielle à partir d'un fragment d'ADN. La technique est basée sur la propriété de l'enzyme ADN polymérase de répliquer les brins d'ADN à partir de ses fragments qui servent de matrice.

C'est une technique qui a des applications infinies, y compris la détection de mutations liées aux maladies héréditaires; tests de paternité; identification d'une personne qui a commis un crime, etc.

Le bromure d'éthidium permet d'identifier les fragments d'ADN, produits de sa dégradation enzymatique qui peuvent être utilisés dans la technique PCR.

Électrophorèse d'ADN sur gel d'agarose et d'acrylamide

Le bromure d'éthidium est incorporé dans le gel avant d'effectuer l'électrophorèse. Le composé est pris en sandwich entre les bandes d'ADN et produit une fluorescence lorsqu'il est exposé à la lumière ultraviolette qui sert à révéler les fragments d'ADN qui sont séparés par électrophorèse.

Le motif de fluorescence de l'électrophorèse sert d'orientation sur l'origine des fragments d'ADN. La liaison du bromure d'éthidium à l'ADN modifie la conformation, la charge, le poids et la flexibilité de la molécule d'ADN, ce qui entraîne une réduction de la mobilité de la macromolécule.

Cet effet augmente à mesure que la taille du fragment d'ADN augmente.

Action du bromure d'éthidium sur les trypanosomes

Le bromure d'éthidium a commencé à être utilisé dans le traitement de la trypanosomiase chez les bovins dans les années 1950, sous le nom d'Homidio. De là est venu le nom de bromure d'homide comme synonyme de bromure d'éthidium.

L'utilisation thérapeutique du bromure d'éthidium est basée sur sa toxicité pour les mitochondries. Cela se manifeste par une réduction du nombre de copies d'ADN mitochondrial.

Le bromure d'éthidium se lie aux molécules d'ADN du kinétoplaste du trypanosome et change sa conformation en DNAz. Cette forme d'ADN est mortelle, car sa réplication est inhibée.

Utilisation dans un modèle animal de sclérose en plaques

L'injection directe de bromure d'éthidium dans la citerne magna a produit une lésion de perte de myéline aiguë reproductible dans le tronc cérébral de rats. La même injection médullaire chez le chat a produit une lésion comparable à celle observée chez le rat.

La sclérose en plaques est une maladie auto-immune du système nerveux, dans laquelle le système immunitaire détruit la myéline, une substance qui recouvre les neurones.

Toxicité

Exposition

Le bromure d'éthidium est considéré comme un composé toxique, car par inhalation, il provoque une irritation aiguë des voies respiratoires. De plus, par contact avec la peau, le bromure d'éthidium peut provoquer une inflammation et / ou une décoloration.

Pendant ce temps, dans les yeux, une exposition aiguë provoque une irritation, des rougeurs et des douleurs oculaires. Par conséquent, il est recommandé de manipuler le matériau utilisé avec le bromure d'éthidium avec la fiche signalétique (MSDS).

Caractère mutagène

Le bromure d'éthidium est considéré comme un composé hautement mutagène, car lorsqu'il est intercalé dans l'ADN, il pourrait affecter sa duplication et sa transcription, provoquant des mutations; et même, une possible action cancérigène a été signalée.

Le test AMES n'a détecté l'induction de mutations par le bromure d'éthidium chez les bactéries que lorsqu'un homogénat hépatique a été utilisé dans le test.

Cela nous a conduit à penser qu'il n'est pas directement responsable de l'apparition de mutations chez les bactéries, mais plutôt que celles-ci pourraient être la conséquence de l'action d'un métabolite généré dans l'interaction du bromure d'éthidium avec l'homogénat hépatique.

D'autre part, le programme de toxicologie naturelle a établi que le bromure d'éthidium n'était pas mutagène pour les rats et les souris. Malgré cela, son utilisation est réduite dans les laboratoires qui l'utilisent dans leurs recherches.

Cependant, la concentration de bromure d'éthidium utilisée dans les investigations est un millième de la concentration de la dose administrée aux bovins dans le traitement de la trypanosomiase, sans apparition de mutations.

Références

1. Doronina Vicki. (2017). Burning Bright: une brève histoire de coloration de l'ADN au bromure d'éthidium. Récupéré de: bitesizebio.com
2. Wikipédia. (2020). Le bromure d'éthidium. Récupéré de: en.wikipedia.org
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6. Université polytechnique de Valence. (2012). Procédure standard pour le travail avec du bromure d'éthidium. Récupéré de: sprl.upv.es