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Sélénium

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Cet article concerne l'élément chimique, le corps simple et les composés de combinaison. Pour les autres significations, voirSélénium (homonymie).

Sélénium
Image illustrative de l’article Sélénium
Surfaces de semi-métal Se gris cristal apparaissant en plaques grises et argentées plus claires sur Se noir amorphe
ArsenicSéléniumBrome
S
 Structure cristalline hexagonale
 
34
Se
 
        
        
                  
                  
                                
                                
  
                      
Se
Te
Tableau completTableau étendu
Position dans letableau périodique
SymboleSe
NomSélénium
Numéro atomique34
Groupe16
Période4e période
BlocBloc p
Famille d'élémentsNon-métal
Configuration électronique[Ar] 3d10 4s2 4p4
Électrons parniveau d’énergie2, 8, 18, 6
Propriétés atomiques de l'élément
Masse atomique78,971 ± 0,008 u[1]
Rayon atomique(calc)115 pm (103 pm)
Rayon de covalence120 ± 4 pm[2]
Rayon de van der Waals190 pm
État d’oxydation±2,4, 6
Électronégativité(Pauling)2,48
Oxydeacide fort
Énergies d’ionisation[1]
1re :9,752 39 eV2e :21,19 eV
3e :30,820 4 eV4e :42,945 0 eV
5e :68,3 eV6e :81,7 eV
7e :155,4 eV
Isotopes les plus stables
IsoANPériodeMDEdPD
MeV
74Se0,87 %stable avec 40neutrons
75Se{syn.}119,779 jε0,86475As
76Se9,36 %stable avec 42neutrons
77Se7,63 %stable avec 43neutrons
78Se23,78 %stable avec 44neutrons
79Se{syn.}1,13 Maβ-0,15179Br
80Se49,61 %stable avec 46neutrons
82Se8,73 %1,08×1020 a-2,99582Kr
Propriétés physiques ducorps simple
État ordinairesolide
Allotrope à l'état standardSélénium gris (hexagonal)
Autres allotropesSélénium rouge α, β et γ (monoclinique), sélénium noir (vitreux)
Masse volumique4,79 g·cm-3 (gris),

4,28 g·cm-3 (vitreux)[1]

Système cristallinHexagonal
Dureté(Mohs)2
Couleurgris métallique
Point de fusion221 °C (gris)[1]
Point d’ébullition685 °C (gris)[1]
Enthalpie de fusion6,694 kJ·mol-1
Enthalpie de vaporisation95,48 kJ·mol-1 (1 atm,685 °C)[1]
Volume molaire16,42×10-6 m3·mol-1
Pression de vapeur0,000 13 mbar (170 °C)[3]
Vitesse du son3 350 m·s-1 à20 °C
Chaleur massique320 J·kg-1·K-1
Conductivité électrique1,0×10-4 S·m-1
Conductivité thermique2,04 W·m-1·K-1
Divers
No CAS7782-49-2[4]
No ECHA100.029.052
No CE231-957-4
Précautions
SGH[3]
SGH06 : ToxiqueSGH08 : Sensibilisant, mutagène, cancérogène, reprotoxique
Danger
H301,H331,H373,H413,P273,P304+P340 etP308+P310
H301 : Toxique en cas d'ingestion
H331 : Toxique par inhalation
H373 : Risque présumé d'effets graves pour les organes(indiquer tous les organes affectés, s'ils sont connus) à la suite d'expositions répétées ou d'une exposition prolongée(indiquer la voie d'exposition s'il est formellement prouvé qu'aucune autre voie d'exposition ne conduit au même danger)
H413 : Peut entraîner des effets néfastes à long terme pour les organismes aquatiques
P273 : Éviter le rejet dans l’environnement.
P304+P340 : En cas d'inhalation : transporter la victime à l’extérieur et la maintenir au repos dans une position où elle peut confortablement respirer.
P308+P310 : En cas d’exposition prouvée ou suspectée : appeler un CENTRE ANTIPOISON ou un médecin.
SIMDUT[5]

Produit non contrôlé
Ce produit n'est pas contrôlé selon les critères de classification du SIMDUT.

Divulgation à 0,1% selon la liste de divulgation des ingrédients
Commentaires : La dénomination chimique et la concentration de cet ingrédient doivent être divulgués sur la fiche signalétique s'il est présent à une concentration égale ou supérieure à 0,1 % dans un produit contrôlé.
Transport
-
Numéro ONU :
3283 : COMPOSÉ DU SÉLÉNIUM, N.S.A
Classe :
6.1
Étiquette :
pictogramme ADR 6.1
6.1 : Matières toxiques

Unités duSI &CNTP, sauf indication contraire.
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Lesélénium est l'élément chimique denuméro atomique 34, desymbole Se. Ce troisième élément dugroupe VI A (groupe deschalcogènes) est unnon-métal. La chimie du corps simple et de ses principaux composés présente une grande analogie avec celle dusoufre, mais aussi avec celle dutellure.

Généralité sur l'élément et histoire

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Le sélénium est unoligoélément et un bioélément, mais à très faible dose. Il esttoxique (voire très toxique sous certaines formes) à des concentrations à peine plus élevées que celles qui en font un oligoélément indispensable au régime animal. Il n'a pas d'effet majeur sur les maladies, mis à part les graves intoxications auxmétaux lourds. Le soufre et le sélénium sont très souvent interchangeables, mais aucunement dans le rôle nutritif sélectif du sélénium.Les territoires du globe terrestre pouvaient être caractérisés par le taux moyen de Se dans lesang humain dans les années 1990, il existait des zones riches et pauvres selon ce critère, leVenezuela figurant en tête avec0,8 µg/L et l'Égypte en queue de peloton avec0,07 µg/L[citation nécessaire].

Le sélénium a été découvert par les chimistesJöns Jacob Berzelius etJohan Gottlieb Gahn en1817 dans la matière boueuse subsistant dans la "chambre de plomb" d'une usine proche deGrispholm, proche lors de la préparation industrielle ancienne d'acide sulfurique. Les éléments sélénium ettellure, qui étaient associés dans ce milieu réactionnel, résultat du grillage des pyrites, ont été découverts respectivement au début duXIXe siècle et à la fin duXVIIIe siècle.

Le tellure a reçu le premier son nom, du mot latintellus signifiant la terre, le globe terrestre. Comme le sélénium lui ressemble, a des propriétés chimiques analogues et lui est toujours associé dans les minerais, comme le sont la Terre et la Lune, on lui a donné un nom dérivé deΣελήνη (Selếnê) ouσελήνη (selênê), terme grec désignant laLune, satellite de la Terre, etSéléné, déesse de la Lune.

Le degré d'oxydation de l'ion Se peut être -II, II (le plus commun), IV et VI. Il caractérise les combinaisons du Se.

Isotopes

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Article détaillé :Isotopes du sélénium.

Le sélénium possède 29 isotopes connus, de nombre de masse variant de 65 à 94, ainsi que neufisomères nucléaires. Parmi ces isotopes, cinq sont stables :74Se,76Se,77Se,78Se et80Se, et sont naturellement présents avec un radioisotope le82Se à demi-vie extrêmement longue, de 108 milliards de milliards d'années (environ 8 milliards de fois l'âge de l'Univers).
La masse atomique standard du sélénium est de 78,96(3)u.

Occurrences naturelles et principaux gisements et installations productives

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Leclarke du sélénium est de 0,1 ppm (0,1 g/t). Il est 50 fois plus commun que letellure, mais environ 4 000 fois moins que lesoufre.

Lesélénium natif est un minéral, métalloïde natif rare. L'essentiel du Se semble substituer, en tout ou partie, au soufre dans ces combinaisons minérales. Il est présent dans un grand nombre de minéraux sulfures, tels que les pyrites sélénifères.

Lesséléniures de Pb, Fe, Cu, Zn ... comme laclausthalite PbSe et l'umangite Cu3Se2, voire lacrookesite CuThSe, existent dans la nature, même s'ils sont des minéraux rares.

La Plume du prince (Stanleya pinnata) est une plante bio-accumulatrice de sélénium.

Le sélénium se concentre dans certaines plantes, céréales ou herbes, ou levures. Les concentrations peuvent être parfois trop élevées et toxiques, mais le plus souvent les très faibles concentrations des céréales ne sont pas toujours assimilables par la présence conjointes de bio-complexants[Quoi ?], ce qui entraîne des déficiences drastiques nuisibles au bien-être et à la santé, dans certaines régions du globe.


La production de sélénium provient essentiellement du retraitement des boues résiduelles du raffinage parélectrolyse duplomb, dunickel ou du cobalt, et surtout ducuivre. Les boues anodiques, dans le cas de l'affinage électrolytique du cuivre, peuvent contenir jusqu'à 10 pour cent de sélénium. Elles sont grillées pour obtenir le dioxyde de sélénium SeO2, corps solide. Cette opération rappelle le grillage de minerais sulfurés ou les anciens procédés de fabrication d'acides sulfuriques. Il suffit de réduire l'oxyde ou anhydride sélénieux par l'anhydride sulfureux SO2 soit :

SeO2solide + 2 SO2gaz → Serouge amorphe, en flocons + 2 SO3gaz

Le sélénium Se8 amorphe est purifié par plusieursdistillations sous vide. La production mondiale annuelle de sélénium est de l'ordre de quelques milliers de tonnes. Avant les années 2000, les principaux producteurs étaient les États-Unis, le Canada, la Suède et le Japon.

Propriétés du corps simple et des corps composés

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Propriétés physiques et chimique du corps simple

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Deux sélénium amorphes : forme noire et vitreuse compacte (avec parfois une fine couche de Se gris métal qui se forme lentement au-dessus de13 °C) et forme rouge fine, poudreuse ou floconneuse.

Le corps simple est polymorphe, généralement sous la forme de solides gris de structure complexe. On distingue principalement :

  • quatre formesamorphes, Se8 noir, la plus compacte, Se8 rouge et poudreux, et les Se noirs, respectivement amorphe (poudreux, pulvérulent) et vitreux (solide compact), mélanges de cycles Se8 et de longues chaînes Sen, produits par latrempe de Se liquide.
  • trois formescristallines, deuxmonocliniques Se8métastables et rouges, dites Seα et Seβ, et la principaletrigonale, assemblage en spirale de macromolécules Sen par liaison covalente. Cette dernière forme, grise à éclat métallique, est à la fois la plus dense et la plus stable.
Spirale macromoléculaire de Se gris métal (modèle atomique)
Cycle Se8

Les formes amorphes sont plus ou moins métastables ou instables, elles donnent à température ambiante ou avec une légère activation thermique le Segris semi-métal.

Le sélénium gris, semi-métal proche du Te gris, à reflet métallique est unsemi-conducteur thermosensible (sa faible conductivité électrique augmente lorsque la température s'accroît),photosensible (sa résistance électrique diminue avec son exposition auxphotons de la lumière par illumination croissante) et à propriétés photovoltaïques (conversion de la lumière en courant électrique) ce qui est utile pour desphotocopieurs ou descellules photoélectriques[6].

Le sélénium rouge, assemblage de cycle Se8, isolant, soluble dans le sulfure de carbone, qui proviennent de sélénium en solution ou s'y forme facilement, peut ainsi être amorphe (désordonné) ou cristallisé. Le Se rouge amorphe est léger et floconneux de faible densité avoisinant 4,29 à 4,3. Seα et Seβ cristallisent dans deux réseaux monocliniques différents, respectivement de densité intermédiaire 4,39 et de densité anormalement faible entre 4 et 3,97.

Sélénium noir, gris et rouge

La présence de Sen a apparemment un effet noircissant ou grisonnant sur la matière. Le sélénium noir amorphe est analogue au Sμ.Le sélénium noir vitreux, analogue au Sλ est élastique au-dessus de60 °C, puis plastique vers100 °C.

Le sélénium gris, de densité proche de 4,8 à20 °C, fond au-delà de220 °C, le liquide pur ou Se liquide est noir et très visqueux. L'ébullition n'apparaît qu'à une température très légèrement inférieure à685 °C, la vapeur de séléniummonoatomique dégagée est jaune, ce qui rappelle la couleur du soufre solide. Notons que dans les soufrières ou émanation de soufre, le sélénium se distingue du soufre par la couleur rouge de son dépôt de sublimation.

Chimie du sélénium

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Le sélénium peut réagir ou s'associer avec de nombreux corps simples, comme les halogènes, l'oxygène, l'hydrogène et les métaux, et donne des composés de propriétés assez voisines des composés soufrés, c'est-à-dire incluant dusoufre.

L'association ou combinaisons avec les métaux forme des corps chimiques, nommé séléniures.

Le corps simple sélénium décompose l'iodure d'hydrogène en séléniure d'hydrogène (ou gaz hydrogène sélénié) et eniode corps simple.

Secorps simple + 2 HIgaz fumant ou liquéfié sous pression → SeH2gaz + I2solide parfois sublimé en gaz

L'attaque par un acide oxydant, tel que l'acide nitrique concentré, donne l'anhydride sélénieux ou dioxyde de sélénium. Ce dernier corps se présente sous forme de longue chaînes, c'est un corps solide volatile (par dépolymérisation), très soluble dans l'eau ; sa structure diffère radicalement du gazdioxyde de soufre SO2.

3 Secorps simple + 4 HNO3acide oxydant (liquide fumant à chaud) → 3 H2SeO3acide sélénieux + 4 NOgaz + 8 H2O

avec SeO2n )anhydride sélénieux polymérisé formé à partir l'acide sélénieux (par perte d'eau).

La réaction analogue avec le corps simple soufre donne l'acide sulfurique. Pour obtenir l'anhydride sélénique SeO3 (liquide très acide, avide d'eau) ou l'acide sélénique H2SeO4, il faut imposer la calcination du corps simple sélénium par lenitrate de potassium à sec, puis traiter le séléniate de potassium par des sels de plomb et laver avec l'acide sulfhydrique. L'anhydride sélénique peut être concentré jusqu'à sa température d'ébullition290 °C, mais il se décompose vers350 °C en deux gazoxygène et dioxyde de sélénium. L'acide sélénique est pratiquement aussi fort que l'acide sulfurique, mais il est aussi plus oxydant que ce dernier. Il justifie l'existence des ions séléniates SeO42−.

Le dioxyde de sélénium est décomposé en solution par les métaux zinc et fer en poudre ou limaille, par l'acide sulfureux ou l'hydrogène sulfuré, et laisse du sélénium amorphe rouge très léger oufleur de sélénium. L'acide sélénieux H2SeO3 existe en solution et explique la présence d'ions sélénites SeO32−.

Combinaisons du sélénium

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Le dioxyde de sélénium ou anhydride sélénieux SeO2 est un solide macromoléculaire à liaisons covalentes, ce qui le différencie radicalement du gazanhydride sulfureux à température ambiante.

Oxyde de sélénium

L'anhydride sélénique SeO3

L'acide sélénique H2SeO4 se présente sous forme de cristaux, incolores et hygroscopiques, qui fondent à une température inférieure à60 °C. En milieu aqueux, il donne une solution aqueuse, beaucoup plus oxydante que l'acide sulfurique, qui dissout l'or natif ou leplatine natif.

Leséléniure d'hydrogène H2Se est un gaz toxique, incolore à odeur désagréable.

Détection et quantification analytique

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La matière séléniée, c'est-à-dire à base de sélénium, peut être identifiée au laboratoire par une attaque à l'acide sulfurique concentré, souvent à chaud. L'acide sélénieux H2SeO3 solubilisé est ensuite réduit par le gaz SO2 ou un corps réducteur en Se rouge.

Dans lessédiments et dans lestissus musculaires, le dosage se fait avec unspectrophotomètre[7],[8]. Toutefois, un traitement préalable doit se faire sur chacun des échantillons.

Pour les sédiments, une minéralisation acide de l’échantillon transforme préalablement le sélénium en sa forme hydrure via duborohydrure de sodium (NaBH4) en milieu acide. Puis le sélénium chauffé dans une cellule est réduit en sélénium élémentaire. Finalement, un étalonnage est fait par spectrophotométrie d’absorption atomique[7].

Pour les tissus musculaires, l’échantillon est traité par digestion acide des tissus biologiques en milieu très oxydant. Le nitrate de magnésium permet l’oxydation complète de la matière organique et stabilise le Sélénium. Ensuite, pour passer du Se(6) à Se(4) il faut rajouter de l'acide chlorhydrique HCl(aq). Le sélénium est ensuite transformé sous sa formehydrure (H2Se) avec duborohydrure de sodium (NaBH4) en milieu acide. À ce point, l’hydrure est chauffé en sélénium élémentaire. Finalement, l’étalonnage est fait par spectrophotométrie d’absorption atomique[8].

Pour l’analyse du sélénium dans l’eau, la méthode se fait parspectrométrie d’émission au plasma d’argon et la détection est faite parspectrométrie de masse (ICP-MS)[9].

Se gris métal cristal

Utilisations industrielles du sélénium

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Le sélénium est utilisé dans différents capteurs ou connecteurs électroniques, en chimie (vulcanisation), dans la fabrication du verre et dans l'élaboration de pigments, en métallurgie et en agriculture.

Corps simple ou semi-conducteur quasi-pur

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Il peut être comme semi-conducteur sous forme de Se gris métal, mais aussi à l'état amorphe enxérographie.

Bouton compact de Se noir amorphe ultrapur de 2 cm de diamètre (environ 3,5 g)

Le sélénium est utilisé pour recouvrir le « tambour » (cylindre brillant).Il est chargé électriquement, puis un rayon laser décharge plus ou moins (en rendant le sélénium conducteur) les parties blanches ou claires de l'image.

  • cellules photoélectriques

Il a été utilisé précocement pour redresser lecourant alternatif encourant continu.

Il sert à améliorer les qualités de l'acier inoxydable et ducuivre. la métallurgie électrolytique du manganèse réclame du sélénium dans un rapport un pour mille. Cette dépendance explique l'envolée des prix du sélénium, d'abord lentement de 4 à 6 dollars la livre de métalloïde en 2003, jusqu'à 12 ou 14 dollars en. Elle a été causée par les aciéristes chinois, qui souhaitaient remplacer lenickel (devenu trop cher par l'effet de leur propre demande) par lemanganèse dans la production d'acier inoxydable[10].

Le sélénium sert à masquer la couleur verte lors de la production du verre. C'est un savon des verriers.

En agriculture, c'est un complément à doses très faibles des sols agricoles pauvres et/ou dans le régime alimentaire des animaux.

Semi-conducteur industriel

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La découverte des propriétésphotosensibles est due àWilloughby Smith (en) et à son assistant J. May, qui travaillaient dans une société de télégraphie, en 1873[11].

C'est à l'aide d'une cellule de Smith queAlexander Graham Bell met au point sonphotophone en 1880, un système de téléphone sans fil utilisant un signal lumineux[12],[13].Les travaux des frères Siemens, de Graham Bell et Samuel Tainter ont donné lieu à une importante de recherche, qui durera jusqu'au années 1920, sur la transmission des images (téléphotographie et télévision) en recourant aux propriétés du sélénium[14]. En 1902,Arthur Korn réussite la transmission de photographies et son système de phototéhraphie avec un dispositif de compensation de l'inerte du séléniul (1906) permet auDaily Mirror de publier des photographies envoyées par téléphone et câble depuis Paris[15]. Elles aboutiront seulement à produire des générateursphotovoltaïques, peu performants par rapport à ceux disponibles aujourd'hui.

Un Kodak Retina Reflex. On voit sonposemètre ausélénium sur la gauche, couvert par une vitre ennid d'abeilles destinée à réduire l'angle de mesure

Toute une génération de photographes, dans les années 1950 et 1960 lui doit néanmoins les premiers appareils àposemètre. Reconnaissables à des plaquettes placées à l'avant du boîtier, ces posemètres au sélénium convenaient seulement pour des mesures en lumière du jour. Un simple dispositif à galvanomètre recueillait le faible courant généré par la cellule. S'il a été remplacé dans les années 1960 par lesulfure de cadmium, certains appareils comme leFED-5 (ru)soviétique l'ont utilisé jusqu'en 1990. Il a le grand avantage de fonctionner sans piles.

Redresseur au sélénium - antiquité électronique

De même, il était utilisé pour les premiers dispositifs de redressement « solide » affublés de multiples ailettes.

Le sélénium est en effet unsemi-conducteur de type « P ». Du sélénium cristallisé est déposé sur une plaque d'aluminium, puis on forme une couche de jonction par différents procédés (par exemple une forte tension inverse).

Son temps de réponse est moyen, sa tension inverse de l'ordre de 30 V maximum nécessite souvent de monter des éléments en série.

Il a été utilisé pour le redressement du courant alternatif, jusqu'à l'apparition des redresseurs ausilicium (vers 1970), plus performants et surtout plus fiables. De nombreux redresseurs au sélénium ont en effet fini dans une épouvantable fumée âcre !

Son usage comme semi-conducteur est devenu marginal, à l'exception de dispositifs limiteurs de tension où il reste en compétition avec les MoV (Metal-Oxyde Varistor).

Il semble retrouver une seconde jeunesse :

  • dans des capteurs d'image pour rayons « X » car il permet la conversion directe rayonnement→flux d'électrons ;
  • dans la fabrication decellules photovoltaïques dites « couches minces » de grande dimension au rendement honorable (15 %) et au coût réduit, à base de CuInSe2 ;
  • dans certains semi-conducteurs composites, notamment pour la formation depoints quantiques.

Quelques usages techniques des corps composés

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  • L'acide sélénieux appliqué à la surface de l'acier permet de changer son aspect et de le protéger. Cette opération couramment appeléebrunissage est souvent utilisée sur de petites pièces d'armes à feu.
  • Pigment : lesrouges de cadmium (clair, moyen, foncé du type rubis) sont des sélénio-sulfures ou sulfo-séléniures decadmium.
  • Colorant pour le verre et matières plastiques : le beau rouge profond est obtenu avec du sulfoséléniure de cadmium (rouge de cadmium).

Pharmacologie et nutrition

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  • Le sélénium est unoligo-élément constituant dessélénoprotéines dont fait partie le principal antioxydant intracellulaire, laglutathion péroxydase[16]. On en trouve dans les œufs (16 à 48 % du besoin quotidien moyen selon qu'il s'agisse d'un œuf de canard, poule, oie ou dinde et selon lesystème d'élevage)[17], lesrognons deporc ou debœuf, l’ail, lepoisson et lesmollusques. La nutrition occidentale satisfait largement les besoins quotidiens en cet élément[18] mais il est impossible de prédire les concentrations corporelles de sélénium à partir de l'apport nutritionnel parce que son utilisation et sa rétention sont dépendantes de la présence d'acide folique, devitamine B12 et négativement affectées par la présence d'homocystéine[19]. En Chine, les thés duxian de Fenggang (appeléthé riche en sélénium de Fenggang,凤冈富硒茶) dans la province duGuizhou et de la voisinepréfecture d'Enshi (appeléthé au sélénium d'Enshi (恩施硒茶), au Sud-Ouest de la province duHubei sont mis en avant pour avoir une importante teneur en sélénium (chinois :)[20],[21].
  • Lesulfure de sélénium est employé comme traitement endermatologie, en raison de son actionfongicide, ou par exemple dans le traitement des pellicules grasses.
  • Le sélenium a une efficacité prouvée[22] dans lesorbithopathie dysthyroïdiennes d'importance moyenne. Il améliore la qualité de vie et diminue les conséquences oculaires.
  • La consommation quotidienne de sélénium (200 µg) pourrait diminuer le risque de survenue de plusieurscancers[23] (dont ceux de laprostate et ducôlon). Cela n'a cependant pas été confirmé[24]. Par contre, un taux sanguin de sélénium trop important pourrait augmenter le risque de cancer[25]. L'addition de sélénium au régime diminue la cancérogenèse induite chimiquement chez les rongeurs[26]. Dans ces études, les composés organiques du sélénium sont plus efficaces et moins toxiques que les sels de sélénium. Les composés organiques testés sont les sélénocyanates, la sélénométhionine, lanoix du Brésil (riche en sélénium), l'ail et lebrocoli cultivés sur sol riche en sélénium.
  • Il existerait également une diminution de la fréquence desmaladies cardio-vasculaires[27],[28]. Il diminuerait le taux decholestérol sanguin, en augmentant légèrement lafraction HDL[29]. Le sélénium participerait au maintien des défenses immunitaires (il diminuerait en particulier la charge virale chez les patients porteurs duVIH[30]), à la fonction thyroïdienne.
  • L'effet favorable d'une supplémentation alimentaire sur le plan cardio-vasculaire et métabolique ne serait observé que chez les individus présentant un faible stock de sélénium, tandis que la supplémentation serait au contraire toxique chez les sujets non carencés en sélénium[31].

Pour résumer, à chaque fois qu'une pathologie est susceptible d'entraîner une production accrue deradicaux libres provoquant des lésions des cellules et une augmentation de médiateurs inflammatoires tels que lescytokines, le sélénium est susceptible de jouer un rôle protecteur. Cet effet serait dû à des enzymes, les glutathion-peroxydases dont certaines sont des séléno-protéines, c'est-à-dire dont le site actif comprend l'acide aminé sélénocystéine[32]. Par contre, aucun effet sur la mortalité n'a été démontré[33].

Effets secondaires

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Le sélénium est toxique à trop forte dose. Il peut entraîner des nausées, desdiarrhées, une fragilisation desongles, la perte descheveux ou de la fatigue. Les recommandations américaines indiquent une dose quotidienne maximale à 400 µg/jour, or la supplémentation atteint facilement 200 µg/jour, en plus de l'apport nutritionnel, ce qui expose à un risque de surdosage[18].

Les études sur les animaux semblent montrer que des personnes qui prennent de fortes doses de suppléments de sélénium, sur une longue période, voient leur risque dediabète de type 2 se majorer de façon statistiquement significative[34].

Toxicologie, écotoxicologie

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Articles détaillés :Métabolisme du sélénium etcycle du sélénium.

Le sélénium métallique est unélément trace essentiel (qui semble notamment limiter les risques decancer de la prostate[35]) mais nombre de ses composés sont extrêmement toxiques[36] et sa dose toxique pour l'Homme est très facilement atteignable (400 µg/jour)[37]. Il n'est donc pas recommandé d’en prendre sous forme de supplément alimentaire, mais de consommer des aliments en contenant naturellement (champignons,foie,crustacésetc.).

Il est plus toxique sous forme d'oxyanionsséléniate (plus rare) et plus encore sous forme desélénite (forme soluble, hautement toxique et bio-assimilable du sélénium, qui est la forme du sélénium la plus courante dans l’environnement).

Effets environnementaux

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Il est présent dans l'environnement et la biomasse sous plusieurs formes chimiques ; sous divers degrés d’oxydation ou même sous des formes complexées dans l’environnement. La forme sélénite, la plus toxique, est aussi la plus fréquente.

Certaines matières résiduelles d’origines industrielles ou agricoles (engrais chimiques) en contiennent des doses suffisantes pour polluer l'environnement où le sélénium peut êtrebioaccumulé par la chaîne alimentaire. De plus son temps de demi-vie d’élimination dans l’organisme (dépuration) est long (19 à 42 jours).

Une pollution par le sélénium peut ainsi faire diminuer labiomasse jusqu’à 72 % chez certaines espèces de poissons[38].

Il est impératif de maîtriser les techniques d’analyse du sélénium pour en identifier toutes ses formes lors d’analyse de l’eau[7], des sols[8] et de chair (tissus musculaires en général)[39] pour la santé publique et conjointement celle de l’environnement.

Essai du cycle du Se

Seuil de toxicité

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Le seuil de toxicité dans l'environnement varie selon le contexte et l'espèce. Un seuil est actuellement établi à environ 3-4 µg/g pour les sédiments, le sol et l'eau[38]. Ce seuil est cependant controversé parce que la toxicité du sélénium varie beaucoup selon sa forme, selon des synergies avec d'autres molécules (thiols oumercure[40] organique ou inorganique, par exemple), et parce qu'il semble inadapté à la variabilité des espèces et des contextes (un lac, milieu statique, n'est par exemple pas comparable à des eaux à fort débit (fleuve, rivière, etc.), de plus la sensibilité variable des espèces testées en laboratoire devrait affecter la détermination des seuils). Chez les poissons, pour les tissus musculaires, le seuil varie selon la tolérance de l'espèce observée. Des bases permettent de comparer les seuils de toxicités pour quelques poissons et oiseaux étudiés[38]. Pour l’instant la recherche n'a pas été orientée vers la détermination de seuils plus précis, mais des arguments plaident pour des études approfondies[réf. nécessaire].

Importance du contexte : Les cellules de la levureSaccharomyces cerevisiae tolèrent normalement quelques millimoles de sélénite. mais en présence de thiols dans leur milieu de croissance elles meurent en présence d'une dose mille fois plus faible (de l'ordre de la micromole). Le glutathion et le sélénite réagissent spontanément en produisant plusieurs composés contenant du sélénium (sélénodiglutathione,glutathiosélénol), duséléniure d'hydrogène) et du sélénium élémentaire, ainsi que des espèces réactives de l'oxygène. Des chercheurs ont étudié la toxicité des composés issus de la réaction entre glutathion et sélénite de sodium. Ils ont conclu que le sélénodiglutathione, le sélénium élémentaire, ou les espèces réactives de l'oxygène n'étaient pas en cause. Par contre, la formation extracellulaire de séléniure d'hydrogène peut expliquer l'aggravation de la toxicité du sélénite en présence de thiols ; la production directe de séléniure d'hydrogène avec la D-cystéine désulfhydrase induit en effet une mortalité élevée deS. cerevisiae. L'absorption de sélénium par la levure est considérablement renforcée en présence de thiol externe, très probablement parce qu'il favorise l'internalisation du séléniure d'hydrogène. La toxicité du sélénium, dans ce modèle fongique, semble pouvoir être expliquée par la consommation de glutathion réduit intracellulaire, ce qui conduit à la mort des cellules via de graves stress oxydatifs[41].

Cycle et toxicité du sélénium : Certains micro-organismesextrêmophiles contribuant à son cycle biogéochimique lui résistent cependant.
C'est par exemple le cas de la bactérie telluriqueCupriavidus metallidurans CH34 (anciennementRalstonia metallidurans, fréquemment trouvée dans les sols ou sédiments contaminés par des métaux.Elle se détoxique (et détoxique le sol) en réduisant le sélénite en précipité de sélénium élémentaire insoluble et bien moins toxique).
Des radiotoxicologues ont mis en évidence deux voies de réduction du sélénium chez cette bactérie :

  • transformation du sélénite et/ou du séléniate en sélénium organique sous forme desélénométhionine incluse dans des protéines bactériennes ;
  • précipitation du sélénite ennanoparticules de sélénium élémentaire (procédé observé pour le sélénite, mais non pour le séléniate).

Dusélénodiglutathion est trouvé chez des bactéries exposées au séléniate en milieu limité ensulfate.
Le séléniate semble moins bioassimilable : les bactéries qui y sont exposées en accumulent vingt-cinq fois moins que de sélénium lorsqu’elles sont exposées à du sélénite.
Des bactériesmutantes (résistantes au sélénite) ont été étudiées par le CEA qui a observé qu'elles n’exprimaient pas une protéine membranaire (DedA) ; ce qui leur permet de moins accumuler de sélénium après exposition au sélénite (comparativement à la même bactérie non mutée). Le séléniate pourrait quant à lui être dégradé par la sulfate perméase deC. metallidurans CH34[42].

Production annuelle et réserves mondiales

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Le sélénium, comme le tellure, est principalement un co-produit de la métallurgie du cuivre. La production mondiale en 2024 est estimée à 3 700 tonnes, dont environ la moitié provient de Chine. Les réserves mondiales, associées à des dépôts sulfurés de cuivre, sont estimées à 92 000 tonnes. Le recyclage représente 100 à 200 tonnes/an[43],[44].

Notes et références

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  4. Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)
  5. « Sélénium cristallin » dans la base de données de produits chimiquesReptox de laCSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009
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  8. ab etcCentre d’Expertise en Analyse Environnementale du Québec, Détermination du sélénium dans les tissus animaux : méthode par spectrophotométrie d’absorption atomique après minéralisation et génération d’hydrure, 2003, 1-18
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Bibliographie

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« 13.1 & 13.2 Oxygène, azote, oxydes, eau oxygénée, la combustion, soufre, sélénium, tellure, polonium »

(BNF 37229023)

Voir aussi

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