Méthode de mesure propre au radiocarbone 14

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Méthode de mesure propre au radiocarbone 14

Sonia Apelgot

To cite this version:

MÉTHODE DE MESURE PROPRE AU RADIOCARBONE 14 Par Mlle SONIA

_APELGOT,

Laboratoire Curie, Institut du Radium. PHYSIQUE

PHYSIQUE APPLIQUÉE

,

TOME _18, JUILLET 1957, PAGE 78 A

1. - Introduction

Dans une

_expérience

de

_biologie,

l’administration d’une substance à un animal doit en

_général

être

faite dans des conditions

_{physiologiques.}

Si le

produit

est

_marqué

_par un

_{radioélément,}

les

radio-activités mesurées sans

_{précautions particulières}

dans le matériel

_biologique,

sont souvent faibles et à la limite de la détection de

_l’appareil

de

mesure le

_{plus classique :}

le

_compteur

cloche G. M.

à fenêtre mince de mica. Pour

_pallier

cet

incon-vénient,

il existe deux

_{possibiJités : 1) Augmenter}

l’activité

_spécifique

de la substance

_marquée

initiale.

₂₎

Utiliser un

_appareil

de mesure

_plus

sensible.

Dans une étude relative à une molécule

_marquée

par le radio-brome

[1],

nous avons résolu le

_premier

problème ;

par contre dans les

expériences

où le carbone 14 est le

_traceur,

on doit s’efforcer de résoudre le second par suite des difficultés inhé-rentes à cet

_isotope.

1)

Difficultés propres au radiocarbone. --

a)

LE

CARBONE 14. - Le carbone

possède

4

_{isotopes qui}

sont ou

stables,

ou de courte

_période,

et un

_isotope

de

_longue

_période

couramment utilisé : le car-bone 14. Ce dernier est obtenu _{par bombardement}

de l’azote 14 avec les neutrons lents d’une

_pile

atomique.

On observe la réaction

_{14N(n, p)}

14C. Le

_composé

irradié est

_{généralement}

le nitrate

d’ammonium ;

le radiocarbone formé est extrait

puis

transf ormé en carbonate de

_baryum.

C’est sous cette forme

_qu’il

est vendu. Sa

_période

est

5.900 ~

200 ans ; c’est un

_{émetteur ~}

_pur.

L’éner-gie

de

_{ces ~}

est d’environ

_0,15

MeV : c’est donc un

rayonnement

très mou dont la mesure est délicate

et pose de nombreux

_problèmes.

Î7~

ACTIVITÉ

_SPÉCIFIQUE

D’UNE MOLÉCULE

MAR-QUÉE

PAR LE 1~C. - Dans notre travail sur un

oestragène

artificiel le

éthylène

[1]

ncus avons

_exposé

les conditions de formation d’un radioélément et

_rappelé

_{que la}

quantité

formée par gramme de substance

irradiée,

pour un flux de neutrons déterminé est fonction de

sa section efficace de

_capture

et de la durée

d’irra-diation. Si cette dernière reste courte devant la

période

et si la section efficace de

_capture

est

_faible,

la

_quantité

de radioélément formée sera minime : c’est le cas du radiocarbone.

FIG. 1. - Courbes relatives

aux ~ du 14C dans le carbonate de _baryum.

~a) Courbe de saturation.

(bj Courbe _{d’absorption.}

Il

_{semblerait, a priori, qu’on puisse}

concentrer la

radioactivité de

_plusieurs

cibles

_irradiées,

dans une

seule

_solution,

comme nous l’avons fait pour le

brame,

dans notre travail

_déjà

cité

_{[1]. Cependant,}

étant donné la faible

_énergie

des

_{rayons g}

émis _par

le

_{radiocarbone, 0,15, MeV,}

le

_rayonnement

_dissipe

son

_énergie

dans un faible volume à

partir

de

l’atome

émetteur ;

cette

_énergie

provoque une

auto-décomposition

de la substance

_marquée.

Ce

phénomène

a été

_signalé

_par différents auteurs

(voir

par

exemple

le travail de Lemmon

[2J).

On

ne

_peut

donc

_augmenter

notablement les activités

spécifiques

des molécules

_marquées

_{par le}

radio-carbone. En

_{conséquence,}

il faudra rechercher les

conditions

_optimales

de mesure _pour

_permettre

la réalisation de

_{l’expérience projetée.}

Nous allons

examiner

_rapidement

l’efficacité du

_compteur

cloche

_{Geiger-Muller}

_{pour le} radiocarbone. - °

C)

MESURE DU 14C AVEC LE COMPTEUR CLOCHE G. M. CLASSIQUE. - Les échantillons contenant le radiocarbone sont mesurés en

_général

sous forme de radiocarbonate de

_baryum

_déposé

en couche mince

sur un

_porteur.

Les

_{rayons ~,}

de faible

_énergie,

sont facilement absorbés dans la

_{matière ;}

en

examinant la courbe

_{d’auto-absorptiondes}

_{rayons ~}

du 14C dans le radiocarbonate de

_baryum

lui-même

(fig.

1),

on voit que, dans nos conditions de

mesure

_(1),

l’auto-absorption

de 50

%

est obtenue

pour une

_quantité

de

_précipité

de 66 mg

corres-pondant

à une densité

_{superficielle}

de

_12,4

_{mg/cm 2.}

En mesurant la radioactivité d’échantillons de

carbonate de

_baryum

d’activité _connue, nous

avons _{pu calculer} l’efficacité de différents

comp-teurs cloche à fenêtre de

mica,

dans le cas courant

de mesures où

_{l’auto-absorption}

est de 50

_%.

Ces résultats sont

_portés

dans le tableau 1.

TABLEAU I

EFFICACITÉ DE DIFFÉRENTS COMPTEURS CLOCHE A FENÊTRE MINCE DE MICA POUR DES PORTEURS DE RADIOCARBONATE DE BARYUM D’ACTIVITÉ CONNUE

(Diamètre du _porteur = diamètre de la fenêtre,

porteur placé à 2 cm de la _fenêtre,

auto-absorption = 50 %.)

Dans le cas des

_applications

du radiocarbone à

l’étude des

_{problèmes biologiques,}

cette efficacité

faible est nettement _{insuffisante pour les deux}

raisons suivantes :

oc)

Présence de carbone dans

_{l’organisme.}

-Lorsqu’on

injecte

du radiobrome à un

animal,

c’est ce radiobrome et le brome entraîneur

_{ajouté qui}

seront extraits et

_mesurés,

_{parce que} cet élément n’existe

_qu’à

l’état de traces dans

_{l’organisme.}

Au

contraire, lorsqu’on injecte

du radiocarbone à un

animal,

c’est ce radiocarbone et tout le carbone de

l’échantillon

_qui

seront extraits. Or le carbone est

(1) Diamètre du _{porteur égal} à celui de la fenêtre du compteur. Distance du _porteur au _compteur: 2 cm.

l’élément de base de

_{l’organisme :}

_{il.représente 50%}

du

_poids

sec des tissus

_(ce

dernier

_poids

est

approxi-mativement 20 à 30

_~/o

du

_{poids frais).}

En d’autres

termes,

10 mg environ

d’organe

frais conduisent

à 20 _mg de carbonate de

_baryum.

Nous avons vu

que,

pour être

mesuré avec le

_compteur

_cloche,

le

porteur

doit être fait avec environ 60 _mg de

carbo-nate de

_{baryum ;}

la mesure de radioactivité

_portera

donc sur un

_{prélèvement}

de 30 mg de tissus frais

au maximum. En

_{conséquence,}

_{pour connaître la}

radioactivité totale d’un _organe de 350 _mg

₍₇₀₀

_mg de carbonate de

_baryum)

on sera amené à faire des

échantillonnages

de

_poids

inférieur à _{30 mg}

_qui

sont

toujours

source d’erreurs.

p)

Métabolisme des substances administrées. - On sait que les substances administrées diffusent dans tout

_{l’organisme,}

sont métabolisées

_puis

éliminées.

Supposons qu’on

administre 1 mg de substance

marquée

à une souris de 25 g. Le calcul montre _que, si l’élimination n’existait _pas, on retrouverait

_{1, 2}

_y

de substance dans _{30 mg}

_d’organe

en

_supposant

une

répartition

uniforme. En

_réalité,

on en retrouve

beaucoup

moins,

et cette

_quantité

très

_petite

n’est décelable

_qu’avec

des substances

_marquées

de

grandes

activités

_{spécifiques.}

d)

CONCLUSIONS. - Dans

une étude de

méta-bolisme avec le radiocarbone comme

_traceur,

les radioactivités mesurées ne sont _pas, en

_général,

supérieures

à

_quelques

_{c/m ;}

le mouvement _propre d’un

_compteur

cloche

_{Geiger-Muller}

étant _presque

toujours

du même ordre de

_grandeur,

rend

impos-sible une telle mesure avec une

_{grande précision.}

Dans notre

_laboratoire,

le mouvement _{propre d’un}

tel

_compteur

était de 30 à l’intérieur d’un

château de

_plomb.

Pour résoudre ce

problème,

il devient nécessaire d’utiliser un

_appareil

de mesure

plus

efficace que le

compteur

Geiger-Muller

et choisir

_parmi

les

_quatre

suivants :

₁₎

_{le flow}

comp-teur ;

2)

le

_compteur

à

_{scintillation ; 3)}

la chambre

d’ionisation ;

4)

le

_compteur

à _gaz

_carbonique.

C’est ce dernier

_type

de

_compteur

_qui

nous a

paru le

plus

intéressant en raison de ses

caracté-ristiques

et notamment de sa

_grande

efficacité.

2. Mesure du 14C avec un

_compteur

G. M. à gaz

carbonique.

-- Dès

1947,

Brown et Miller

_[3-4]

avaient cherché à mesurer les

_{rayons ~}

du

radio-carbone avec une

_grande

efficacité en

l’intro-duisant sous forme de _gaz dans un

_compteur.

La forme gazeuse choisie a été le _gaz

_carbonique.

On

peut

réaliser deux

_types

de

_compteur

_Geiger

Muller :

_a)

Le

_type

« non

_auto-coupeur

» : si un ion

b)

Le

_type

«

_auto-coupeur

» : : ils contiennent en

général

une _vapeur

_organique.

Les molécules de ces

gaz

empêchent

la formation d’électrons

secon-daires. Elles

_jouent

le rôle de

_{transporteurs}

de

charges

et rendent inutile le circuit

_{électronique}

«coupeur».

Les auteurs cités se sont attachés, à mettre au

point

les

_compteur

du

_type

« a _{» ;} ils ont étudié le

comportement

d’un

_grand

nombre de _gaz

_ajoutés

au _gaz

carbonique,

et leur choix s’est fixé sur le

sulfure de carbone. Les

_{caractéristiques}

de ces

compteurs

étaient : efficacité

_supérieure

à 80

_{% ;}

tension-seuil fonction linéaire de la

_pression

_{de gaz}

carbonique

et

_{indépendante}

_{du gaz} secondaire

ajouté ;

pas de contamination d’un échantillon par

un

_autre,

_si,

entre

_chaque

_mesure, le

_compteur

est

vidé avec une _{pompe secondaire.}

Rempli

alors de

gaz

carbonique

inactif,

le résultat de la mesure de radioactivité est

_identique

à celui du mouvement

propre initial. Les

paliers

ont une

_longueur

supé-rieure à 150 volts et

_quelques

_pourcents

de

_pente.

Depuis

ce

_{premier travail,}

de nombreux

comp-teurs à

_C02jCS2

ou du

_type

« b » ont été étudiés et utilisés en

_{biologie ;}

les

_{caractéristiques}

ci-dessus

ont été retrouvées.

Les

_compteurs

à

_CO2/CS2

ont été étudiés en 1948

par

Skipper [5];

en 1950 et 1951 _par Eidinoff

_[6

et

_7];

en 1953 par Henson

_{[8] ;}

enfin en 1955 par

Glascock

_[9].

Les

_compteurs

du

_type

« b »

_{auto-coupeurs}

ont

été étudiés :

Pour le

_mélange

_{C02/argon/alcool}

en 1951 _par

Engelkemeir

et coll.

_{[10] ;}

en 1951 par Feldstein

et coll.

_{[11] ;}

en 1952 par Grenon et coll.

_{[12] ;}

et

en 1954 _{par Pf aff}

[13].

Pour le

_mélange

_CO2/méthane

en 1950 par

Bernstein et coll.

_{[14] ;}

en 1951 par Van

_Slyke

et

coll.

_{[15] ;}

et en 1952 par Buchanan et coll.

_[16].

Enfin pour le

mélange CO,/alcool

en 1951 par

Labeyrie [17]

et en 1955 par Delibrias

_[18].

Tous ces

_compteurs

_obligeaient

la

_manipulation

de deux ou trois gaz,

_quel

_{que soit le}

_type

du

compteur.

En vue de

simplifier

les

_{manipulations,}

on a

_essayé

_{depuis 1953,}

d’utiliser des

_compteurs

à

gaz

carbonique

seul,

en leur

adaptant

un circuit coupeur

approprié.

Dans ce

_domaine,

il existe les

travaux de Broda et coll.

_[19

à

_21]

et ceux de

Bradley

et coll.

_[22].

3. Plan du travail. - Les

travaux

antérieurs,

relatifs au

_compteur

à _gaz

_carbonique,

utilisaient

un

_compteur

dont levolumeétait inférieur à30 cm3.

Pour mesurer directement la radioactivité d’un

organe d’environ 380 mg

(poids

frais d’un organe moyen de

souris)

il était nécessaire d’avoir un

compteur

de 200 cm3 de volume.

Dans ce mémoire nous décrirons tout d’abord la

méthode _{utilisée pour}

_attaquer,

selon une méthode

simple,

300 _mg environ de matériel

_biologique

(poids

frais).

Nous _{exposerons ensuite} nos essais de mesures dans un

_compteur

de 200 cm3 de

_volume,

en utilisant d’une

_part

le

_mélange

_gaz

carbonique-alcool,

et d’autre

_part

le _gaz

_carbonique

seul. Nous

donnerons enfin le

_compte

rendu d’une

_expérience

biologique

montrant l’efficacité de nos méthodes.

Nous tenons à remercier vivement les électro-niciens du Laboratoire Curie de l’Institut du Radium

_qui

nous ont construit les

_compteurs

et

ont mis au

_point

les différents circuits

électro-niques expérimentés.

II. - Méthode

d’attaque

des échantillons.

1. Généralité3. - Comme dans le

cas du brome

nous avons utilisé

_l’attaque

argento-sulfo-chro-mique

[1],

en _y

_apportant

les modifications

néces-saires.

Nous allons examiner les

_quatre

_points

princi-paux suivants :

l’appareil,

le

mélange oxydant,

l’absorbeur,

la

_{précipitation.}

L’APPAREIL. - Pour doser le

carbone,

il est

évident

_qu’il

faut

_opérer

en circuit fermé pour

éviter toutes _{contaminations par} le _gaz

_carbonique

de

_{l’atmosphère.}

Nous avons donc dû abandonner

ici

_l’appareil

de Zacherl

_[1]

_pour utiliser celui de

Wendel modifié _par Dontcheff

_[23].

, FIG. 2. -

Appareil de Wendel modifié.

Cet

_appareil

est

_{représenté,}

sur la

_figure

2. Il se

compose : d’un ballon de minéralisation :

B ;

d’une

ampoule

pour l’acide

sulfurique : A ;

d’un

réfri-gérant

à

_{pointes :}

_{R ;}

d’un absorbeur

_{vigreux : D ;}

’d’un tube contenant la soude :

_{C ;}

d’une

_ampoule

LE MÉLANGE OXYDANT. - Nicloux

_[24]

avait

montré _que des

_composés

tel l’acide

_acétique,

dis-tillant en

_présence

des

_{bichromates, échappaient}

au

dosage.

Cet inconvénient

majeur disparaissait

en substituant les chromâtes aux bichromates.

C’est

_pourquoi

nous avons modifié notre

_mélange

oxydant

et avons utilisé les réactifs suivants : S04H2 ; Cr04Ag2 ; Cr04K2 ;

S04Na2-Comme pour le

brome,

le

_{mélange oxydant}

ne

doit pas être vert en fin de réaction.

_{L’expérience}

nous a _{montré que} sans

_{précautions particulières,}

des erreurs

_{appréciables apparaissent}

_{par suite du}

carbone

_parasite

introduit _par les

_graisses

et les réactifs eux-mêmes. Pour les diminuer au

maxi-mum, il faut

proscrire l’usage

de toutes

_graisses

(même

celles aux

silicones)

comme le

signalait

Van

_{Slyke [25].}

Nous avons obtenu entière

satis-faction en utilisant comme lubrifiant des

_rodages

et robinets une solution saturée

d’anhydride

phos-phorique.

Il faut enfin décarbonater ces

_réactifs,

même ceux

_{qui, commercialement,}

sont vendus

comme très _purs. La

_technique

_que nous avons

utilisée a fait

_l’objet

d’une note de laboratoire

_{[26] ;}

nous ne la décrirons _{pas ici. Il} est

_pourtant

impos-sible de

_supprimer

totalement le carbone

_parasite

et on doit en tenir

_compte

dans les

dosages

en le

testant

_{soigneusement}

au

préalable

dans des essais

à blanc dits « témoins ».

Comme absorbeur nous avons utilisé une solution

de soude décarbonatée. Pour obtenir une telle

solution il faut avoil à sa

_disposition

une solution

saturée

_{(14 N)}

de soude

_{(dans laquelle}

le carbonate de sodium est

_insoluble)

et la diluer au titre voulu au moment de son

_emploi.

Le gaz

carbonique

dégagé

dans

_l’attaque

se transforme en carbonate de sodium dans cette solution. Pour

_précipiter

le

carbonate de sodium en carbonate de

_baryum,

nous avons

_employé

la

_technique

_classique

décrite dans la littérature

_[27]

à savoir :

_{précipitation}

vers 35-40 _{°C par le}

_mélange

d’une solution de chlorure d’ammonium et de chlorure de

_baryum

de titre

bien déterminé. La durée de la

_{précipitation}

est

de 10

_{minutes ;}

le

_précipité

est lavé à l’eau

_puis

_par

un

_mélange

alcool

_{(3 P.)}

et éther

_{sulfurique (1 P.).}

Les décantations se font par

_{centrifugation.}

Le rendement de cette

_{précipitation}

est de 98

_%.

2.

_Description

d’une

_expérience.

- La méthode

mise au

_point

nous a

_permis

_d’attaquer

soit 20 mg,

soit 300 _mg de tissus frais

_{correspondant}

à soit

2,5

mg, soit 36 mg de carbone. On

homogénise

toujours

le

_{mélange oxydant}

dans une boîte de

pesée

avant de l’introduire dans le ballon B. On _y

ajoute

les

_produits

à

_attaquer.

Dans

_l’ampoule

A

est versé l’acide

_{sulfurique (2).}

La soude

décar-(2) Les _proportions des réactifs et durées _d’attaques sont données dans le tableau _global II.

bonatée est versée dans

_l’ampoule

E. On

_plonge

le ballon dans un bain d’huile chauffé _par un bec

Bunsen.

_L’appareil

étant

_monté,

on

règle

le vide

pour que le courant d’air

qui

traverse deux

gardes,

l’une à ascarite et l’autre contenant une solution

saturée de

_potasse,

_puisse

se décarbonater. En

laissant ce courant d’air

_balayer

_{l’appareil pendant}

10 minutes on chasse en

majeure

partie

l’air initial.

A ce

_moment,

on verse la soude dans C et l’acide dans B.

_(On

a soin de laisser dans

_{chaque ampoule}

les dernières

_gouttes

_qui

assureront l’étanchéité du

robinet.)

On vérifie le vide pour que le

liquide

ne

dépasse

pas le

quart

inférieur de la boule de sûreté de la colonne D. On

_porte

_rapidement

la

tempé-rature du bain d’huile à 140 °C et on maintiendra

cette

_température

durant toute

_{l’attaque (2).}

Pendant ce

_temps

le gaz

carbonique

formé en B est entraîné en D où son

_absorption

dans la soude le

transforme en carbonate de soude.

_L’attaque

ter-miriée on enlève le bain

d’huile,

on ferme le robinet

du vide et on lave la colonne D avec 3 cm3 d’eau

distillée. On détache le tube C et on _y

précipitera

(2)

le carbonate de sodium en carbonate de

baryum

selon la

_technique

décrite. Nos tubes C ont été

construits _pour

_s’adapter

à la

_{centrifugeuse}

_que

nous avions à notre

_disposition.

De cetté

_façon,

précipitation

et

_lavages

du

_précipité

_pouvaient

se

faire dans le même tube sans nécessiter de trans-vasement. Ce

_précipité

de carbonate de

_baryum

peut

servir à diverses fins.

_Lorsqu’on

veut effectuer :

oc)

Un

_dosage

_{gravimétrique :}

Il sera

simple-ment séché à 110 °C

_{jusqu’à poids}

constant.

~)

Un

_dosage

_{volumétrique :}

Il sera dissous dans un excès de solution titrée d’acide

chlorhy-drique qu’on

dosera en retour _par une solution

titrée

_de

_potasse

en

_présence

d’hélianthine.

y)

Un

_dosage

_par radioactivité. : Pour les

attaques

de faible

_quantité

de matière il sera

déposé

sur un

_porteur

_approprié

selon la

_technique

classique [27] ;

pour les

attaques

de

_grande

quan-tité de matière il sera séché 10 minutes à 110 °C et mesuré au

_compteur

à gaz

carbonique.

Pour

_attaquer

un échantillon contenant

_2,5

_mg de

carbone. -- Le tableau I I « colonne a » donne les

pro-portions

des réactifs et les conditions

_d’attaque

et de

_{précipitation.}

Dans ce _cas, on obtient : 6 _mg de carbonate de

_baryum

_{pour les témoins} et _{40 mg de} carbonate de

_baryum

par essai.

Les conditions de

_l’attaque

ont été déterminées

en minéralisant dans notre installation du carbo-nate de

_{sodium, puis}

de l’acide

_benzoïque.

Les rendements calculés à

_partir

d’un

_dosage

volu-métrique

à 1

_%

ont été de 95

_%

en _moyenne. Nous

avons retrouvé le fait

_signalé

_par

Claycomb [30]

que le rendement est meilleur

_lorsque

le ballon est chauffé par l’intermédiaire d’un bain d’huile. Nous

avons retrouvé ce rendement de 95

%

en

_attaquant

un

hydrocarbure particulier,

la

10-méthyl-5-6-benzacridine dont la formule est la formule 1 :

Formule 1 Formule 2

Le

_{composé qui}

nous intéressait

_{particulièrement}

à cause de son action

_biologique

était la

_{2,10-dimé-’}

thyl-5-6-benzacridire

dont la formule est la for-mule 2. Nous avons utilisé une telle

molécule

mar-quée

en

_position

10 par le radiccarbone et

pré-parée

au laboratoire _{par Mme DAUDEL} et coll.

_[28].

La

_technique

de

_prises

d’essais

_{équivalentes}

à des _y a été celle décrite dans notre travail sur le

radio-bromo-triphényl-éthylène

[1].

Pour

_attaquer

un échantillon contenant 36 _{mg de}

carbone. -- Le tableau Il

« colonne b » donne les

proportions

des

_réactifs,

et les conditions

_d’attaque

et de

_{précipitation.}

Ces

_attaques

conduisent à :

90 _mg de carbonate de

_baryum

_{pour les}

_{témoins ;}

600 _mg de carbonate de

_baryum

_par

_essai,

souillé d’une

_quantité

de sulfate de

_baryum

inférieure

à 10 _mg.

Les

_premiers

essais ont montré

_qu’il

était

impos-sible d’utiliser

_l’appareil

de 25 cm3 servant aux

attaques

précédentes,

en travaillant avec des

solu-tions très concentrées : dans ce cas des réactiors secondaires

_prennent

naissance. En

_augmentant

le volume du ballon de réaction nous avons _pu

retrouver une concentration correcte de notre

mélange

oxydant

en utilisant les

_proportions

de

réactifs

_portés

dans le tableau II « colonne b ».

L’expérience

a alors montré

qu’après

60 minutes

d’attaque,

le rendement était seulement

_égal

à 86

_%.

La seule

_façon

de retrouver le rendement initial de 95

_%

a été de substituer une colonne

d’absorption

à

_serpentin

à la colonne

_Vigreux

initiale et de

_prolonger

l’extraction du _gaz

carbo-nique

dissous dans le

_{mélange oxydant}

durant

envi-ron 2 heures

(mais

ce

_temps

pourrait peut-être

être

diminué).

En substituant un

réfrigérant

à boules au

réfrigérant

à

_pointes

initialement

_utilisé,

nous avons pu éliminer en

_{majeure partie}

les _vapeurs d’acide entraînées dans la

_{soude ;}

en

_présence

du chlorure

de

_baryum

elles _y donnaient du sulfate de

_baryum.

Comme dans les

_expériences

avec le radio-brome

_[1],

_{les organes} ont été

_attaqués,

dans tous les _cas,

_après

avoir été transformés en

poudre

avec

le sable de Fontainebleau et le sulfate de soude

anhydre.

Nous terminerons ce

_chapitre

en donnant

quelques

résultats de

_l’attaque

d’échantillons radio-actifs.

3. Résultats. - Le rendement de

l’attaque

a été

étudié par lamesure de

l’activitéspécifiqued’échan-tillons

_identiques

de

2-10-diméthyl-5-6-benza-cridir.e

_marquée

en

_position

10 _par 14C

_{(formule 2).}

Les résultats

_portés

dans le tableau III montrent

que, aux erreurs

_{expérimentales près,}

l’activité

spéci fique

est bi en constante.

L’attaque

de la benzacridine en

_présence

de

poudre

de foie de souris a montré que l’entraîneur

n’était _pas ici nécessaire : le carbone de

_l’organe

joue

ce

_rôle,

comme le montrent les résultats

_portés

dans le tableau IV.

, ,

,

PHOTOGRAPHIE 1.

Les 4 _{appareils d’attaque.}

Pour

_simplifier

nos

_{expériences,}

nous avons

utilisé dans tous les cas les colonnes à

_serpentins,

les

_{réfrigérants}

à boules et soit le ballon

_d’attaque

de 25 cm3 avec son

_ampoule

à acide

_sulfurique,

soit l’ensemble

_{correspondant}

au ballon

_d’attaque

de 100 cm3.

La

_{photographie 1}

montre un _{groupe de} 4

appa-reils.

III. - Méthode de

mesure.

La méthode

_d’attaque

décrite nous

_permettait

TABLEAU II

CARACTÉRISTIQUES DES 2 TYPES _D’ATTAQUE

TABLEAU III

ATTAQUE DE LA 2-10-DIMÉTHYL-5-6-BENZACRIDINE MARQUÉE EN 10 PAR LE RADIOCARBONE, EN PRÉSENCE DE _{2,5 mg} DE LA SUBSTANCE ENTRAINEUR

TABLRA1T IV

ATTAQUE DE LA RADIO 2-10-DIMÉTHYL-5-6-BENZACRIDINE

EN PRÉSENCE DE 15 _mg DE FOIE ~1E SOURIS TRANSF’ORMÉ EN POUDRE SÈCHE

pouvant

aller

_jusqu’à

_{700 mg. Dai} s ce

_chapitre

tous décrirons le

_compteur

_qui

a servi à ne s mesures

et l’installation

_permettant

de libérer

quanti-tativement le gaz

carbonique

à

_partir

du carbonate de

_baryum,

de

_remplir

ou de vider le

_compteur.

Nous donnerons enfin les résultats obtenus.

1. Le

_compteur

à

_CO2

et son installation.

-Dans nos

_premiers

essais nous avons utilisé un

compteur

en verre recouvert d’une couche

d’aquadag.

Nous avons abandonné ce

_type

de

compteur,

l’expérience

nous

_ayant

montré

qu’il

était

_{photo-sensible}

et _que les

_{décharges parasites}

augmentaient

au cours du

_temps.

Le _compteur utilisé dans ce travail a été

_fabriqué

au laboratoire Curie. Il est formé d’un

_cylindre

en

laiton,

nickelé à l’intérieur. Son diamètre est 3 cm

etsa

_longueur

27 cm. L’anode estun fil

_detungstène

de

_0,01

mm

_{d’épaisseur,}

tendu au centre. A la

_partie

inférieure

_s’adapte

un

_doigt

en verre

_qui

_permettra

d’y piéger

les gaz ; à la

_{partie supérieure}

se trouve

la fiche haute

_tension,

et une

_tige

en verre

_portant

un

_rodage

et un robinet. Les soudures _verre-métal

sont faites avec une cire

_anglaise

no 6 de chez Edwards & Co. Le schéma est donné sur la

_figure

3. L’installation que nous avons utilisée a été

réalisée

_d’après

celle de Broda et coll.

_[21].

Son schéma est donné

_figure

4. Elle

_comprend

essentiel-lement : le

_compteur

G relié à la _{rampe à vide par} le fritté

_{F ;}

une

_{ampoule A ;}

un tube

_{B ;}

une

_garde

desséchante C à

_perchlorate

de

_{magnésium ;}

un

tube

_{D ;}

une réserve à _gaz

_carbonique

_{E ;}

une

garde

H contenant de la

_{soude ;}

un manomètre à

mercure I.

Les éléments relatifs au vide sont : _{pour le vide}

primaire,

une _pompe à

_palettes

Edwards à2

_{étages ;}

pour le vide

secondaire,

une _pompe à diffusion de

mercure.

Fie. 3. - Le

compteur.

2.

_Description

d’une

_{manipulation.}

-

(Tous

les réactifs sont des

_produits

Prolabo R. P. Le

perchlo-rate de

_magnésium

a été

_déshydraté

1 heure sous

vide à 130

_OC).

Le

_principe

de la

_manipulation

est le suivant :

après

ses

lavages,

le carbonate de

baryum

obtenu

est séché à 100 °C. On en libère sous vide le gaz

carbonique

par l’acide

perchlorique

à 50

%.

Un vide secondaire a été établi dans tout

_l’appareil

(fig.

4),

jusqu’au

robinet 3

_(la

_pression

est

infé-rieure à 1.0-3 mm de

_Hg).

On met le carbonate de

baryum

dans le tube B et l’acide

_perchlorique

dans

l’ampoule

A. Le robinet 5 étant

_fermé,

on fait en B un vide

_primaire

_{par les robinets 3} et

_{4 ;}

_puis

un

vide secondaire par le robinet 5 en fermant 4. Au

bout d’une dizaine de minutes le vide en B est

suffisant ;

on ferme tous les robinets et on

plonge

le

tube D dans un Dewar contenant de l’azote

_liquide.

On fait tomber l’acide

_perchlorique

sur le

carbo-nate : la réaction est instantanée. En ouvrant le robinet

_3,

le _gaz

_carbonique

va _passer en C où existe le vide. On ferme 3 et on termine

_l’attaque

du carbonate en versant encore un _peu d’acide.

Pour vider

_C,

il suffit d’ouvrir le robinet 5 :

instan-taLélneLt le _gaz

_carbonique

va dans le

_piège

D

_(~).

En

_{répétant plusieurs}

fois ces

_{manipulations}

on

épuise

totalement le _gaz

_{carboi.ique qui}

se trouvait

en B.

_L’attaque

et le _passage du _gaz

carbo-nique

en D se font à 100

_%.

En cuvrant

_6,

on

pompe

quelques

secondes sur le _gaz

_carbonique

solide pour éliminer tout ce

_qui

n’est _pas

conden-sable. On ferme 6 et

_{5 ;}

on trouve 7 et on retire le

Dewar pour

permettre

au _gaz de se détendre dans

la _rampe et sur le manomètre. On lit sa

_pression,

connaissant les volumes

_respectifs

du

_compteur

et

FIG. 4. - L’installation du

compteur à _CO~.

1

de _{la rampe,} on calculera la

_pression

_{que créera} le

gaz dans le

cornpteur.

Le

_{petit piège}

du

_compteur

est refroidi dans de l’azote

_liquide,

et en ouvrant 8 le _gaz

_{carbonique s’y}

solidifiera.

Lorsque

le mercure du manomètre est revenu à sa

_{position initiale,}

on ouvre 6 pour éliminer une

dernière fois toutes _{les vapeurs} non condensables.

La

_manipulation

se termine alors en fermant

6,

7

et 8 et en retirant l’azote

liquide.

Le _gaz se détend

dans le

_compteur.

On introduit de la même

_façon

le gaz

qu’on

désire

_ajouter

au _gaz

_carbonique

et

_qui

se trouve dans une

_ampoule

en 9. La mesure de

radioactivité

_terminée,

on vide le

_compteur

en le

mettant en relation avec le

_piège

à soude H refroidi au

_préalable

dans de l’azote

_liquide.

Il sufflra de pomper

quelques

instants sur le

_compteur

avec la pompe à diffusion pour

supprimer

tout

danger

de contaminations. Pendant la durée de la mesure de

la radioactivité on a _pu refaire le vide sur un nouvel

échantillon de carbonate

_placé

en

B ;

une nouvelle

attaque

est

_possible

_(par

le robinet 2 se font les

rentrées d’air en

_B).

La durée totale de ces

_{manipulations depuis}

le

stade carbonate de

_{baryum jusqu’à}

_{l’absorption}

du

gaz sur la soude est de 45 minutes _pour un

_temps

de (3) On _pourrait aussi _piéger le gaz directement dans C refroidi dans de l’azote _liquide; mais dans ce cas on _{y piège}

mesure de 15 minutes. Les traces de sulfate _que

peuvent

contenir les

_précipités

de carbonate de

baryum

ne sont _pas

_{gênantes, puisqu’elles}

ne sont pas

attaquées

par l’acide

perchlorique

à 50

%.

Le ballon E est une réserve à _gaz

carbonique

destinée à mesurer les mouvements du

_compteur

ou

à

_compléter

un échantillon si sa

pression

dans le

compteur

était insuffisante. Pour nos essais avec

l’alcool,

la réserve d’alcool

_s’adaptait

en 9. F est un

fritté destiné à arrêter les

_poussières

_que le _gaz

carbonique pourrait

entraîner. La

_photographie

2

montre notre installation.

PHOTOGRAPHIE 2.

L’installation du _{compteur à gaz carbonique.}

3. Résultats. - Avant

chaque

mesure de

radio-activité,

il faut vérifier l’existence du palier du

compteur :

mais des mesures de

1/2

minute

suiii-sent. En

_opérant

comme nous venons de le

décrire,

nous n’avons

_jamais

observé de

_{contaminations,}

ni de

_pertes

_{de gaz}

_carbonique.

Nous avons _pu vérifier

que la tension d’utilisation ces

_compteurs

était

une fonction linéaire de la

_pression

du _gaz

carbo-nique.

(a)

COMPTEUR AVEC

_C02-ALCOOL.

- NOUS _avons

utilisé ce

_compteur

avec un

_{préamplificateur}

clas-sique

du

_type

«

_temps-mort

_>j, du C. E. A. _La pres-sion d’alcool utilisée a été de

_1,2

à

_1,5

cm de mer-cure

_quelle

_que soit la

_pression

du gaz

_carbonique.

Nous n’avons obtenu de bons

_paliers

_{que pour} des

_pressions

de _gaz

_carbonique

inférieures à 10 cm

[un exemple

donné

_figure

5

_(a)].

Pour des

_pressions

de _gaz

_carbonique

_{supérieures,}

nous avons obtenu

des

_{paliers qui}

se détruisaient

rapidement

au cours du

_{temps :}

leur

_pente

était

_déjà

bien

_{plus grande}

30 minutes

_après

le

_{remplissage [exemple}

donné

sur la

_figure

5

(b)].

Comme l’intérêt de notre

comp-teur

_{disparaissait}

à ces bases

_pressions,

nous avons

supprimé l’alcool.

(b)

COMPTEUR AVEC

_C02

SEUL. - Ce

compteur

a

pu fonctionner correctement

grâce

à un circuit

électronique

« coupeur »

_(son

schéma est

_{repr ésenté}

par la

figure 6).

,x)

Fonctionnement de

_principe

du circuit coupeur

utilisé. -

Supposons qu’une impulsion

sortant du

compteur

ait une

_amplitude

A aux bornes de la

résistance de 32 MU. Cette

_impulsion

_négative

à

l’origine,

sort

_positive

de la

_{lampe V2, puis}

déclenche le multivibrateur

_V3.

_Celui-ci,

à son _tour,

une

_{amplitude positive}

d’environ + 40 volts et

une durée 8 d’environ 70 _Ils définie par le réseau

FIG. 5. -

Compteur à _C02-alcool.

a. Courbe 1 : _après le _remplissage du _compteur.

Courbe 2 : 1 heure _après le _remplissage reste valable 19 heures et _plus.

b. Courbe 1 : _après le _remplissage du _compteur, Courbe 2 : 40 minutes _après 1.

-Courbe 3 : 1 heure _{1/2 après} 1.

-résistance -

capacité

R. C. Le multivibrateur

aura donc mis en forme la tension

qui

lui était

appliquée.

Ce

_signal

_positif

venant de

_V3

sera inversé par

V4

et enfin

_dirigé

sur la

grille

de la

lampe VI qui

se ferme

pendant

la durée

0, coupant

ainsi la T. H. T. du

_compteur.

Celui-ci

_peut

ainsi revenir à son état initial _{pour s’ioniser} à nouveau sous l’action d’une nouvelle

particule.

On remarquera que la constante de

temps

du circuit est relativement

_grande.

Ceci est dû à

la

_longueur

du

_compteur

utilisé : en

effet,

cette

_longueur

influe sur celle de

_{l’impulsion}

de sortie.

~)

Résultats. - Pour des

pressions

de _gaz de 20

à 40 cm de mercure, nous avons

_toujours

obtenu

d’excellents

_paliers

de 250 à 500 volts de

_long

avec

une

_pente

de 3 à 6

_%

_{(un exemple}

de

_palier

est

donn é

_figure

_7).

Le mouvement _{propre du}

_compteur

indépendant

de la

_pression

_{du gaz,} est de 80

_c/m

lorsque

le

_compteur

est dans un château de

_plomb

de 5 cm

_{d’épaisseur.}

La tension d’utilisation

est 4 _{950 volts pour} une

_pression

de gaz de 40 cm

de _{mercure ;} elle est _{de 4 350 volts pour la}

_pression

courante de 35 cm.

y)

Efficacité de ce compteur.

- L’attaque

d’échan-tillons de radiocarbonate de

_baryum

de radio-activité connue a

permis

de vérifier l’efficacité de

de

_{compteur qui}

est

_{théoriquement}

voisine de

100

_%.

,

Les résultats

_portés

dans le tableau V montrent

qu’elle

est en fait de

86 ~

5

%.

Le tableau _{VI compare l’efficacité de} ce

_compteur

à celle de différents

_compteurs

cloche à fenêtre de

mica. On voit

_qu’il

est

_pratiquement

20 fois

_plus

sensible _que le meilleur d’entre eux.

Ces résultats ont fait

_l’objet

d’une note

préli-minaire en

_{1955 [29].}

ÉQUIVALENCES

INTÉRESSANTES. - Pour

un

compteur

de 200 cm3 de volume :

a)

à 1 m. mol.

C03Ba =

197 mg

_correspondra

une

pression

de

_{CO2 ::=: 9,6}

cm de

_{Hg ; b)}

à _{100 mg de}

poids

frais

_d’organe

_correspondra

environ 200 _mg de

_C03Ba

soit environ 1 m. mol. de

_{CO,BA ;}

_c)

_à

350 _mg de

_poids

frais

_d’organe

_correspondra

envi-TABLEAU V

,

EFFICACITÈ DU COMPTEUR A _GC~2

FIG. 6. - Schéma du multivibrateur.

ron 700

mg C03Ba

₊ 90 _mg

CO3Ba témcin

soit une

pression C02

=

38,5

_crn de

Hg.

IV. - Conclusions et

application

à une

_{expérience biologique.}

La méthode de mesure mise au

_point,

rend pos-sible la recherche et le

_{dosage précis,}

dans les échantillons

_biologiques,

de la radioactivité

_qui

aurait

_échappé

dans la méthode

_classique.

Supposons

que nous _{ayons 3}

c/m

mesurés sur du carbonate de

_baryum

_provenant

_{de 20 mg d’un} des 2 reins de souris dont le

_poids

total LJt de 350 _mg

_(cas

favorable d’une

_{auto-absorption}

de 50

_%

et d’un

_compteur

cloche à fenêtre de mica

de

_1,7

Nous avons calculé ce

_qui

serait mesuré dans ce _cas, avec un

_compteur

cloche ou avec un

_compteur

à _gaz

_carbonique

et l’erreur

correspondante

(on

suppose un

_temps

de mesure uniforme de 20 minutes pour le calcul

d’erreurs).

Les résultats de ce calcul sont

_portés

dans le

tableau VII.

TABLEAU VI

COMPARAISON DE 1,’EFFICAIITÉ DE DIFFÉRENTS COMPTEURS GEIGER-MULLER

Chaque activité _portée est la _moyenne de 3 mesures d’échantillons

similaires ; le _porteur est à 1,5 cm de la fenêtre du _compteur. .R est le _rapport entre l’activité mesurée au

_compteur

à

_{CO z}

et celle

Le tableau VII montre _que le

_compteur

à _gaz

carbonique

permet

de mesurer

_rapidement

avec

une excellente

_précision

la radioactivité

d’échan-tillons de 350 _{mg ; pour} un même

_temps

de _mesure,

le

_compteur

cloche donne le résultat avec une très

grande

erreur et

_oblige

à faire de nombreux

échan-tillonnages.

Dans le cas de mesures de la radioactivité

con-tenue dans des échantillons de faible

_poids

_(glandes

endocrines de souris _par

_exemple),

le

_compteur

à gaz

carbonique

de 200 cm3 de

volume,

améliore encore les mesures _par

_rapport

à un

_compteur

cloche. Mais son mouvement _{propre, relativement}

élevé,

lui fait

_perdre

une

partie

de son intérêt.

Enfin,

dans ce _{cas, il} faut

_ajouter

du gaz

carbo-nique

entraîneur _{pour avoir} un fonctionnement

correct de ce

_compteur.

Il devient alors

_plus

inté-ressant d’avoir à sa

_disposition

un

_compteur

à _gaz

carbonique

de faible volume

_qui

aura un

mou-vement _propre

_plus

faible. Nous avons réalisé un

tel

_compteur,

de 20 cm3 de volume et

_pouvant

s’adapter

à notre installation. Le _{circuit coupeur}

déjà

décrit a été

_également

efficace _pour ce

deu-xième

_compteur

dont les

_paliers

ont été semblables à ceux obtenus avec le

_premier

et le mouvement propre n’a été que de 6

cjm

à l’intérieur d’un

château de

_plomb.

_{Connaissant l’efficacité} respec-tive de chacun de ces deux

_compteurs,

il devient

possible

de les utiliser indifféremment au cours

d’une même

_expérience,

selon le

_poids

des

échan-tillons à mesurer.

Pour illustrer l’amélioration constatée

théori-quement

par le calcul

précédent,

nous décrirons

deux

_expériences

_biologiques

_{parallèles :}

_l’appareil

de mesure de l’une étant le

_{compteur cloche ;}

le

compteur

à gaz

carbonique

étant celui de l’autre.

Expériences biologiques.

-

Elles ont

_porté

sur

l’étude du métabolisme d’un

hydrocarbure

peu

cancérogène,

le

_{2-10-diméthyl-5-6-benzacridine,}

marquée

en

position

10 par le radiocarbone 14.

(Cette

molécule a été mentionnée formule

2.)

Les animaux

_{d’expériences}

ont été des souris mâles de la

_ligne

XVII de l’Institut du Radium. Pendant la durée de

_{l’expérien ce,}

ils étaient

_placés

dans des _cages à métabolisme

_spéciales

_permettant

de recueillir l’urine non souillée de

_{fèces ;}

les fèces

non souillées de débris alimentaires _{et le gaz}

carbo-nique

en l’absorbant dans une solution de soude.

Comme la molécule étudiée est

_toxique,

_pour les

souris,

à une dose

_supérieure

à 500 _y,

chaque

animal a été

_injecté

avec 250 à 350 _y en solution

dans

_1~20e

cm3 d’huile d’olive neutralisée.

L’injection

a été faite dans le muscle de la cuisse

pour

permettre

de délimiter avec

précision

« le lieu

d’ inj ection )).

Les animaux ont été sacrifiés 4 à 7

_jours

_après

l’injection

par

ponction

du sang

cardiaque

sous

anesthésie à l’éther. Les

_{prélèvements d’organes}

ont été mis dans des boîtes tarées et _{fermées pour}

permettre

leur

_pesée

_précise.

Dans

_{l’expérience}

où le

_compteur

cloche a été

l’appareil

de _mesure, 271 _y de la substance ont été

injectés respectivement

à deux souris mâles de 22 et 24 _{g ;} dans ces conditions de _{mesure, la}

_quantité

injectée correspondait

à 54 200

_c/min.

Dans la seconde

_expérience,

où

_l’appareil

de

mesure a été le

_compteur

à _gaz

carbonique,

deux

souris mâles de 29 g chacune ont été

_injectées

respectivement

avec 240 _y de la même

_{substance ;}

dans ces conditions de _{mesure, cette}

_quantité

injectée

correspondait

à 572 000

_c/m.

Le

_premier

animal est mort le 5e

_jour,

le second fut sacrifié le 7e.

Dans les

_résultats,

nous

_négligerons

les mesures de la radioactivité des

_urines,

fèces et lieu

d’injec-tion

_qui

sont facilement mesurables avec un

compteur

cloche,

pour nous attacher

essentiel-leznent aux mesures de la radioactivité de différents organes et _{du gaz}

_carbonique

de la

_respiration.

Les moyennes des résultats de ces mesures sont

_portées

dans les tableaux VIII A et B. La

_comparaison

de

ces deux tableaux montre

_l’apport

du

_compteur

à gaz

carbonique.

Cet

appareil

de mesure a

permis

de

voir _que tous _{les organes contenaient de la} radio-activité au moment du sacrifice et de

_préciser

sa

valeur. Enfin il a

_permis

de constater _{que le gaz}

carbonique respiratoire

était

_{radioactif ;}

ce dernier

résultat montre _que le _noyau central de la benza-cridine étudiée est ouvert dans

_{l’organisme.}

C’est donc là un résultat intéressant _que les mesures avec le

_compteur

cloche ne

_pouvaient

mettre en évidence.

Le

_compteur

_{à gaz}

_carbonique

est donc un

trument de travail

_important

dans l’étude du

méta-bolisme d’une substance

_marquée

_{par le 14C.} L’ins-tallation _que nous avons décrite rend son utilisation

simple

et

_permet

d’effectuer

_rapidement

des séries de mesures.

Manuscrit reçu le 12 avril 1957.

_

TABLEAU VIII

RÉSULTATS DES MESURES DE LA RADIOACTIVITÉ DE DIFFÉRENTS ÉCHANTILLONS BIOLOGIQUES DE SOURIS MALES INJECTÉS AVEC LA 2-10-DIMÉTHYL-5-6-BENZACRIDINE MARQUÉE PAR LE RADIOCARBONE

Chaque tableau résume deux _{expériences identiques.}

BIBLIOGRAPHIE

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