122 - Période de l’isotope choisi pour l’analyse

Une fois le système fermé, la quantité d’isotope susceptible de se désintégrer diminue. La datation n’est valide que si l’on mesure des durées allant du centième à dix fois la période de l’isotope choisi.

1221 – la datation au Carbonne 14

http://www.linternaute.com/science/technologie/comment/06/carbone-14/carbone-14.shtml

C'est Willard Libby qui a mis au point la technique de datation au carbone 14. Il a d'ailleurs reçu le prix Nobel de chimie en 1960 pour son invention. En voici le principe simplifié

1. En entrant dans l'atmosphère, les particules cosmiques (neutrons) entrent en collision avec des atomes d'azote. Lors de ce choc, l'atome d'azote perd un proton et se transforme en carbone 14. Cet atome n'est pas stable, il a tendance à perdre des neutrons au fil du temps : il est radioactif.

2.Le carbone radioactif se lie avec de l'oxygène pour former du dioxyde de carbone. Son taux est stable, autour de 1,2 % du carbone de l'atmosphère. Le reste est en grande majorité du carbone 12, l'isotope normal du carbone.

3. Le carbone radioactif est respiré par les plantes, qui l'utilisent pour leur croissance grâce à la photosynthèse. Aussi longtemps que la plante vit, elle continue de prélever du C-14, dont la proportion reste fixe (autour d'un atome de C-14 pour 750 milliards d'atomes de C-12)

4. Quand la plante meure, son stock de C-14 n'est plus renouvelé : au fur et à mesure des désintégrations radioactives, il reste donc de moins en moins de carbone 14 dans la plante.

5. Les animaux, humains, qui ont absorbé des plantes contiennent eux aussi du C-14 dans la même proportion et subissent donc le même phénomène.

6. En déterminant combien il reste de C-14 dans un échantillon, on peut déterminer combien de désintégrations ont eu lieu depuis le taux normal, et donc la date de la mort de la plante ou de l'animal.

http://lpsc.in2p3.fr/gpr/french/Radioactivite/radio/radio.html

Un neutron du noyau ^A_ZX se désintègre en un proton, un électron e et un anti-neutrino. Ces deux derniers sont émis hors du noyau. Le noyau fils résultant de cette désintégration a donc Z+1 protons et toujours A nucléons (protons+neutrons) : ^A_{Z + 1}X.

Voir cours physique

Elément instable => désintégration

14C -> N14

Courbe de désintégration

Le carbone 14, du fait de sa demi-vie de 5 370 ans, est particulièrement bien adapté à la mesure de durées de l’ordre de quelques dizaines de milliers d’années au plus. Il est produit en haute atmosphère à partir de l’azote de l’air. On considère qu’il est produit régulièrement et qu’il est donc en proportion constante et connue dans tous les milieux et tous les êtres vivants. Lorsqu’un animal ou une plante meurt, son métabolisme cesse et son carbone n’est plus renouvelé ; le ¹⁴C qu’il contient au moment de sa mort se désintègre ; il en est de même pour le ¹⁴C d’un carbonate précipité et isolé, ou celui d’une masse d’eau isolée. En connaissant la proportion ¹⁴C/¹²C dans le milieu, la mesure de la proportion ¹⁴C/¹²C dans les restes d’êtres vivants (os, cheveux, bois, coquille) fournit la durée écoulée depuis la mort ou « l ’isolement » (fermeture du système). Au-delà de 30 000 à 40 000 ans, la quantité de ¹⁴C restante dans l’échantillon est insuffisante pour permettre une mesure fiable.

§ demi vie 14C = 5370 ans => pas de datation au delà de 30 000 ans

=> autre méthode

1222 – La datation au 40K/40Ar

Dans le cas du ¹⁴C, le calcul de l’âge est aisé, car la composition au moment de la fermeture est connue et on mesure la quantité d’isotope radioactif restant. Contrairement au ¹⁴C, dans le cas du couple K-Ar la quantité initiale de l’isotope issu de la désintégration radioactive est nulle ; ceci illustre le fait que pour calculer un âge il est équivalent de mesurer des rapports isotopiques exprimant le nombre d’isotopes disparus ou le nombre d’isotopes apparus lors de la réaction de désintégration radioactive. Enfin, la méthode au K-Ar montre qu'il y a des limites à la datation absolue : l’isotope de l’argon existe en quantité non négligeable dans l’atmosphère et les fluides circulants ; l’échantillon daté peut donc être contaminé et conduire à des dates erronées

1223 – la datation au Rb/Sr

Il est possible d’approcher empiriquement l’alignement des mesures dans le repère des rapports isotopiques en simulant les deux (ou plus) constituants du même échantillon par deux (ou plus) sacs de boules colorées contenant la même proportion de boules représentant ⁸⁷Sr, ⁸⁷Rb et ⁸⁶Sr, mais contenant des quantités différentes.

Le « vieillissement » est réalisé en effectuant des tirages au hasard dans le sac.

Chaque fois qu’une boule ⁸⁷Rb est tirée, elle est remplacée par une boule ⁸⁷Sr ; chaque fois qu’une boule ⁸⁷Sr ou ⁸⁶Sr est tirée elle est remise dans le sac de départ (il est important de respecter un nombre suffisant de tirages pour satisfaire aux contraintes statistiques de ce type d’expérimentation).

En effectuant plusieurs mesures du rapport isotopique après n, m et p tirages (au cours du vieillissement), on observe que la pente de la droite augmente : la pente de la droite est fonction de l’âge de l’échantillon.

La méthode de datation la plus courante utilise un couple d’isotopes dont la quantité initiale d’isotopes est inconnue (nombre d’isotopes lors de la fermeture de l’échantillon). Ce cas général est plus complexe que les deux précédents puisque le problème de datation posé renferme deux inconnues :

– la quantité initiale d’isotope ;

– l’âge de l’échantillon.

Pour résoudre ce problème il est nécessaire de disposer d’au moins deux équations. Pour ce faire, on effectue une mesure sur deux constituants équivalents du même échantillon. Pour éviter le problème posé par le fait que les quantités initiales dans les deux échantillons des isotopes impliqués dans les réactions radioactives sont différentes, on mesure les rapports isotopiques qui sont bien sûr identiques (mais inconnus) à l’origine. Un isotope de ⁸⁷Rb donne par désintégration un isotope de ⁸⁷Sr. La demi-vie est de 50 Ga. Le ⁸⁷Sr est un isotope stable tout comme le ⁸⁷Sr qui n’est impliqué dans aucune réaction de désintégration.

1.2 Datation absolue

La datation relative fournit un moyen efficace d’ordonner dans le temps une succession d’objets ou d’événements. Cette méthode dans certaines circonstances favorables (grande richesse en fossiles stratigraphiques et taux de sédimentation élevé) peut permettre un repérage d’une grande finesse, mais ne donne pas l’âge d’un événement. Il est donc impossible par cette approche de chiffrer (en millions d’années) l’âge d’un phénomène ou d’aborder directement la durée des phénomènes observés. Pour obtenir l’âge d’un phénomène, d’une roche, d’un minéral et exceptionnellement d’un fossile, on utilise une méthode s’appuyant sur la décroissance radioactive d’isotopes de certains éléments chimiques. Cette méthode de datation est appelée méthode de datation absolue.

Elle permet par exemple :

– de dater des émissions volcaniques intercalées dans les sédiments contenant des fossiles d’homininés d’Afrique de l’Est ;

– de dater des roches métamorphiques d’une chaîne de collision ;

– de dater les roches volcaniques et plutoniques d’un arc magmatique associé à une subduction.

La faisabilité de la datation et la qualité de la date calculée dépendent de :

– la qualité et la pertinence de l’échantillon utilisé ;

– la période de l’isotope choisi pour l’analyse.

121 - Qualité et pertinence de l’échantillon utilisé

La date que l’on obtient est celle qui correspond au moment où les isotopes de l’échantillon utilisé (fraction minérale, roche totale) ont été confinés : aucun constituant n’a pu quitter l’échantillon et aucun des constituants extérieurs n’a pu y entrer. À partir de cette date les éléments chimiques ont évolué spontanément en suivant les lois physiques de désintégration sans interaction avec le milieu. On parle de système fermé. On désigne par « fermeture » le moment où les échanges d’éléments chimiques entre les minéraux – et éventuellement le verre – de la roche cessent. La date trouvée est celle de la fermeture du système. En général les roches sédimentaires ne sont jamais des systèmes fermés, sauf cas particuliers comme le ¹⁴C, la radiochronologie ne permet pas de dater les roches sédimentaires.

TP Cohen / datation absolue : http://cohen.svt.free.fr/TS/TS.html

Logiciel Radiochr : http://pedagogie.ac-amiens.fr/svt/info/logiciels/radiochr/telech.htm

Logiciel Chonorad : http://www.pedagogie.ac-nantes.fr/31152093/0/fiche___ressourcepedagogique/&RH=1160731090953

1. ¹⁴C : 1/2 à 5750 ans, 1/4 à 11460 ans

2. demi-vie = période = temps nécessaire pour diminuer de moitié une quantité d'éléments pères radioactifs et donc pour doubler le nombre d'éléments fils

3. l'âge d'une roche dépend de la quantité d'élément père restant ou d'éléments fils nés dans cette roche depuis sa formation (cristallisation qui a fixé le nombre d'atomes définitivement = fermeture du système)

4. T pour ⁴⁰K = 1.25 Ga, pour ⁸⁷Sr = 48,8 Ga

5. choix de l'isotope déterminé par T : 14C pour roches jeunes, 87 Sr pour vielle

6. e^lnx = x = lne^x

7.  

8. des objets contenant du C et de moins de 40 000 ans

9. trop peu de C restant difficultés de mesures

10.  3 800 ans env

11. évolution K/Ar proportionnelle car 40K se transforme en 40Ar

12. Ar/K = 3.311/614 = 0.00539 => 0.09 Ga = 90 Ma selon graphe, date de la cristallisation du magma = fermeture du système

13.  91 Ma

14. Ar gaz atm sur terre

15. Ar peut ête piégé lors d'une éruption volcanique dans les cendres

16. cela fausse les résultats

17. axes représ des rapports isotopiques ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr = f°(⁸⁷Rb/⁸⁶Sr) ; 87Rb -> 87Sr

18. roches contenant le plus de 87Rb "produisent" le plus de 87Sr car fils // père

20. 999 Ma datation formation de la roche, fermeture syst

21. pente 0.0048 temps 334 Ma

Logiciel Radiochr : http://pedagogie.ac-amiens.fr/svt/info/logiciels/radiochr/telech.htm

utiliser le logiciel Radiochr : http://pedagogie.ac-amiens.fr/svt/info/logiciels/radiochr/Rb_Sr.htm

FT logiciel : http://pedagogie.ac-toulouse.fr/svt/serveur/bankact/index.php?d=e&m=4

TP Cohen / datation absolue : http://cohen.svt.free.fr/TS/TS.html

techniques PMA :

FIVETE : http://www.ac-creteil.fr/biotechnologies/doc_fivete.htm

FIVETE : http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/article.php3?id_article=569

ICSI : http://www.ac-creteil.fr/biotechnologies/doc_ICSI.htm

ICSI / http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/article.php3?id_article=570

La grossesse est suivie médicalement par échographies et consultations gynécologiques, et permet le dépistage de certaines pathologies (analyse sanguine, échographie supplémentaires) et le diagnostic prénatal (amniocentèse ou choriocentèse) comme la trisomie 21.

Les causes d’infertilité des couples peuvent être très diverses : gamétogénèse, morphogénèse des appareils reproducteurs. Dans certains cas, on peut avoir recours à l’insémination artificielle, de la FIVETE ou de l’ICSI.

De nombreux et nouveaux problèmes éthiques sont liés aux progrès médicaux dans la maîtrise de la repoduction humaine.

Pour-suivre :

depression post partum chez l'homme : http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=fathers-postpartum-depression

Vivons vieux, vivons stériles : http://www.pourlascience.fr/ewb_pages/a/actualite-vivons-vieux-vivons-steriles-26727.php

642 - Régulation des naissances (suite)

Les méthodes de régulation des naissances peuvent agir à plusieurs niveaux différents : empêcher l'ovulation, la fécondation ou la nidation de l'embryon. On peut donc les classer en deux catégories, celles qui bloquent la conception ou celles qui bloquent la gestation.

- la contraception temporaire : préservatifs ♂ ou ♀, spermicides, méthode Billings,

- la contraception définitive = stérilisation = vasectomie ♂ ou ligature des trompes ♀,

- la contragestion mécanique : stérilet empêchant la nidation ou IVG supprimant l'embryon

- la contragestion hormonales : pillule microdosée, implant, anneau, patch. La pillule du lendemain est une forte dose d’oestrogène et/ou de progestérone, elle provoque un déséquilibre hormonal empêchant la nidation de l'embryon et/ou l'ovulation. Cela montre l’importance des équilibres des concentrations plasmatiques hormonales à chaque moment du cycle. Un déséquilibre hormonal, selon le moment du cycle, empêche l’ovulation, la fécondation et/ou la nidation. C'est le principe des pillules microdosées, adaptées à chaque moment du cycle de chaque femme. Le RU486, Antagoniste de la progestérone, est une molécule de synthèse utilisée comme contragestif dans les interruptions volontaires de grossesse précoces. Il agit en se fixant sur le récepteur de la progestérone à la place de cette hormone, mais en bloquant son action.

Attention : degrès de fiabilité variable et débats éthiques en perspective …

Sch'bilan© : http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/article.php3?id_article=565; http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/article.php3?id_article=566 ; http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/article.php3?id_article=565

643 - Aide médicalisée à la procréation PMA

méthode Billings : http://www.woomb.org/bom/lit/teach/index_fr.html

examens obli : 3 echographies + gynéco

dépistage trisomie 21

analyse sanguine, échographie, => amniocentèse ou choriocentèse