Oxyde nitrique
Définition
Un oxyde nitrique, ou le monoxyde d'azote NO, est un gaz incolore et hydrosoluble, présent en petites quantités chez les mammifères. Il est également propagé par l'air étant produit par les voitures et les centrales électriques. Il est considéré comme un agent toxique mais est utilisé comme catalyseur et accélérateur en chimie.
Une molécule d'oxyde nitrique (monoxyde d'azote) :
La molécule d'oxyde nitrique, de monoxyde d'azote, est un gaz incolore parmi les divers oxydes et monoxydes, de masse molaire de 30,01 g/mol, dont le point de fusion est à -164 °C, le point d'ébullition à -152 °C.
Explications
L'oxyde nitrique est un gaz incolore et toxique avec la formule NO. C'est un composé chimique des éléments azote et oxygène et appartient au groupe des oxydes d'azote. NO est un radical.
L'oxyde nitrique (parfois appelé oxyde azotique) ne doit pas être confondu avec l'oxyde nitreux N2O, avec le dioxyde d'azote NO2 (nitrite en ion) ou avec le reste des oxydes d'azote existants.
L'oxyde nitrique est une molécule hautement instable dans l'air car elle s'oxyde rapidement en présence d'oxygène devenant du dioxyde d'azote. Pour cette raison, il est également considéré comme un radical libre.
Avec le zinc, voir aussi l'oxyde de zinc; avec le carbone, voir aussi le monoxyde de carbone.
Effets sur la production et l'environnement
À des températures élevées, l'azote N2 et l'oxygène moléculaire O2 (dioxygène) peuvent se combiner pour former de l'oxyde nitrique; par conséquent, les activités humaines ont grandement augmenté la présence de ce gaz dans l'atmosphère.
Ce gaz dans l'air peut ensuite se transformer en acide nitrique produisant des pluies acides. De plus, NO et NO2 sont partiellement responsables du trou dans la couche d'ozone.
Son effet sur le rayonnement solaire est double. Tandis que dans la basse atmosphère ils contribuent au réchauffement global, dans le haut ils participent à l'assombrissement global (obscurcissement global).
Applications techniques
Le monoxyde d'azote est le principal produit de la combustion catalytique de l'ammoniac par la méthode d'Ostwald et, par conséquent, un intermédiaire important dans la production d'acide nitrique HNO3. En laboratoire, il est plus facilement généré par la réaction de l'acide nitrique dilué avec le cuivre, si les autres produits de la réaction tels que le dioxyde d'azote ne perturbent pas ou peuvent être éliminés (par exemple, par absorption dans l'eau).
Il est utilisé pour détecter les radicaux à la surface des polymères.
Réactivités et réactions
Avec les halogènes, à l'exception de l'iode, il réagit en formant des halogénures de nitrosyle (Hal-N = O). Avec le dioxyde d'azote, l'oxyde de N2O3 qui est en équilibre avec ses produits de départ peut être formé et peut être vu comme l'anhydride d'acide nitreux HNO2. Ce mélange est également utilisé pour obtenir des nitrites.
Le dioxyde de soufre réduit le monoxyde d'azote en formant du trioxyde de soufre et de l'oxyde de diazote.
Il est également utilisé comme un amplificateur de moteur, ce qui lui donne une plus grande performance d'accélération et la vitesse finale en augmentant l'oxygène à la combustion.
Fonctions biologiques
Dans les années 1970, le pharmacologue Ferid Murad a découvert que les nitrates utilisés dans le traitement de la douleur thoracique et de certaines indications cardiovasculaires libéraient du monoxyde d'azote dans des conditions physiologiques. Cela à son tour a des effets dilatateurs pour les vaisseaux sanguins. Il a constaté que cela induit une relaxation de la couche musculaire dans l'endothélium.
En 1987, il a été découvert que le corps humain produit de petites quantités d'oxyde nitrique à partir de l'arginine, un acide aminé. Cela a aidé à comprendre le mécanisme d'action de divers nitrates organiques utilisés comme médicaments dans les crises d'angine de poitrine qui libèrent également du NO dans le corps humain. Même le traitement des patients atteints d'athérosclérose avec l'arginine semble avoir le même principe. Dans le cerveau, le monoxyde d'azote peut jouer le rôle d'un neurotransmetteur.
Toutes ces découvertes ont abouti à l'attribution du prix Nobel à Robert Furchgott, Ferid Murad et Louis J. Ignarro en 1998. Bien qu'il existe une controverse quant à l'attribution de ce prix, le scientifique hondurien Salvador Moncada avait précédemment identifié l'oxyde nitrique comme un facteur de relaxation cardiovasculaire puisque les résultats de la recherche ont été publiés six mois avant tout autre travail en 1987 dans le Magazine de la nature Salvador Moncada a mentionné : "La première démonstration de la présence d'oxyde nitrique dans le système cardio-vasculaire est faite en Angleterre dans mon laboratoire, le reste est politique".
La synthèse de NO est réalisée par une enzyme, l'oxyde nitrique synthase (NOS), à partir de l'acide aminé L–arginine qui produit NO et L-citrulline, nécessitant la présence d'un cofacteur (spécifiquement, une coenzyme) -nicotinamide adénine-nucléotide phosphate réduit ou NAD-phosphate réduit (NADPH) - en présence d'oxygène.
Le NO est produit par une grande variété de types cellulaires, y compris les cellules épithéliales, nerveuses, endothéliales et inflammatoires. Il existe trois formes de NOS, deux appelées constitutionnelles et dépendantes du calcium (cNOS), qui sont endothéliales et neuronales, qui synthétisent NO dans des conditions normales, et inductibles et indépendantes du calcium (iNOS), qui ne sont pas exprimées ou ils font très faiblement dans les conditions physiologiques.
Il est synthétisé par les cellules endothéliales, les macrophages et un certain groupe de neurones du cerveau. Dans les neurones, il peut fonctionner comme un neurotransmetteur, traversant facilement les membranes cellulaires en raison de sa nature lipophile. Quand il est produit dans les cellules endothéliales des vaisseaux sanguins, il fonctionne comme un régulateur paracrine; diffuse à l'intérieur des cellules musculaires lisses, où il induit la production de cGMP (guanosine monophosphate cyclique) par l'enzyme guanylate cyclase, qui à son tour produit un effet relaxant sur les muscles avec vaso et bronchodilatation. Les macrophages synthétisent le NO pour détruire les micro-organismes qui ont été phagocytés.
Tout cela l'a fait avoir de grandes applications directes en médecine.
Enfin, l'oxyde nitrique sert également de conservateur. Il est libéré du nitrite qui est utilisé dans la conservation de la viande. En fait, certains virus et micro-organismes libèrent du NO pour tuer les cellules.
Les cellules du corps caverneux du pénis produisent de l'oxyde nitrique pendant l'excitation sexuelle en réponse à la neurotransmission non adrénergique et non cholinergique. L'oxyde nitrique stimule la formation de GMP cyclique, ce qui conduit à la relaxation du muscle lisse des corps caverneux et des artères péniennes, à l'engorgement des corps caverneux et à l'érection. Il est possible d'augmenter l'accumulation de GMP cyclique en inhibant la famille spécifique de GMP cyclique de la phosphodiestérase 5 (PDE5). Le sildénafil et ses congénères inhibent la phosphodiestérase 5 et améliorent la fonction érectile chez les patients atteints de dysfonction érectile.
En tant qu'adaptation à la vie dans les hautes terres, les Tibétains ont 4 000 fois plus de NO dans le sang que les habitants à 200 mètres d'altitude, doublant le flux sanguin par rapport aux habitants des plaines et optimisant ainsi l'apport en oxygène.
En médecine
L'oxyde nitrique a un effet expansif sur les vaisseaux sanguins et est synthétisé dans les poumons et entre autres choses dans le sepsis par une enzyme endogène, l'oxyde nitrique synthase endothéliale (eNOS), de l'acide aminé L–arginine.
Des études originales et des méta-analyses prouvent les effets protecteurs du NO et de son précurseur L–arginine chez des sujets sains ainsi que chez des patients atteints de maladies cardiovasculaires telles que l'artériosclérose, l'hypertension et les troubles circulatoires. L–arginine.
Le mélange gazeux INOmax de Linde AG a été approuvé en 1999 par la Food and Drug Administration américaine (FDA) et en 2001 par la Commission européenne dans l'UE pour le traitement des nouveau-nés atteints d'hypertension artérielle pulmonaire (insuffisance respiratoire hypoxique, "hypertension pulmonaire").
Le monoxyde d'azote est le premier gaz médicinal au monde à être approuvé comme médicament et contient 100, 400 ou 800 ppm (0,01 %, 0,04 % ou 0,08 %) d'oxyde nitrique comme ingrédient actif, le reste étant de l'azote inerte. INOmax est vendu sous forme de gaz comprimé dans des bouteilles à gaz en aluminium. Pour l'utilisation, il est ajouté à l'air respirable, la dose recommandée est de 20 ppm.
L'oxyde nitrique fonctionne très rapidement, ce qui peut bien traiter les complications potentiellement mortelles. En chirurgie cardiaque (maladies valvulaires, transplantations cardiaques), le NO peut être utilisé pour traiter une augmentation de la pression pulmonaire. Pour le traitement du SDRA, un dysfonctionnement pulmonaire sévère qui peut survenir après une lésion pulmonaire, une inflammation et une irritation des gaz brûlés, un effet thérapeutique du NO n'est pas prouvé.
Biosynthèse
Le monoxyde d'azote est produit par la consommation de NADPH, de tétrahydrobioptérine (BH4), de flavine adénine dinucléotide (FAD), de flavine mononucléotide (FMN), d'hème et de protéine liant le calcium (calmoduline, CaM) par les NO synthases (NOS) de l'acide aminé L–Arginine et oxygène produits. Les autres produits finaux sont la citrulline et l'eau. Aujourd'hui, quatre isoformes NOS sont identifiées, dont la NOS endothéliale (eNOS) et la NOS neuronale (nNOS) sont exprimées constitutivement tandis que l'isoforme NOS inductible (iNOS) est inductible au niveau transcriptionnel. Les quatre isoformes ont une homologie de séquence élevée avec la cytochrome P450 réductase et sont localisées dans des types cellulaires spécifiques.
Synonymes, antonymes
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