Détection de l`Ostéoporose par spectroscopie RAMAN

Détection de
l’Ostéoporose par
spectroscopie RAMAN
Par Alexandra, Arnaud et Kévin
Plan
L’ostéoporose
Matériaux analysés
La spectroscopie RAMAN
L’ostéoporose
• Constitution de l’os:
- Éléments organiques: collagène, acide hyaluronique,
eau…
- Éléments minéraux (70% du poids sec de l’os): sulfate de
calcium, hydroxyapatite…
•
-
Ostéoporose:
Diminution de la masse osseuse du squelette
Fragilité osseuse
Altération de la microarchitecture osseuse
Evolution de la masse osseuse avec l’âge
L’ostéoporose : causes
•
•
•
•
•
•
•
•
L’âge
Les origines ethniques
La sédentarité
Facteurs génétiques
Fragilisation due à une fracture
Alcools, drogues, café
Carences en vitamines D, calcium, sels minéraux
Maladies hormonales, insuffisances rénales
L’ostéoporose : diagnostic
• Diagnostic s’il y a une répétition de fractures
• Souvent réalisé par un médecin généraliste qui
peut s’appuyer pour confirmer son diagnostic
sur des techniques d’analyses des minéraux
osseux
L’ostéoporose : traitement
• Traitements et prévention: apports contrôlés en
phosphates, calcium, vitamine D +
Kinésithérapie. Le sport et les injections
hormonales (femmes) dans un cadre préventif.
L’ostéoporose en chiffres
• 50 000 fractures du col du fémur
• 40 00 fractures du poignet
• + de 100 000 fractures des vertèbres (difficilement
diagnostiquables)
• 4 femmes sur 10 et 1 homme sur 8 de plus de 50 ans
• 10 à 14% des hommes et 5% des femmes en meurent
Les Apatites : constituant de l’os
• Ce sont des nano cristaux, de forme générale Ca10(PO4)6X
• Dans les os  hydroxyapatites : Ca10(PO4)6OH2
• Les apatites carbonatées sont à prendre en considération
car jouant un rôle clés dans la détection par méthode
spectroscopique des maladies osseuses.
• Deux types d’apatites carbonatées :
- de type A : substitution de OH- par CO32- de type B : substitution de PO43- par CO32-
Les Apatites : structure cristallographique du Ca10(PO4)6OH2
• Groupe spatial :
P63/m
OH
PO4
• Paramètres de maille:
a=b= 9,41844 Å
c=6,88374 Å
Ca
Unité cellulaire de l’apatite
Spectrocopie RAMAN : Découverte
• Principe découvert en 1928 par
le physicien Chandrashekhara
Venkata Râman en Inde,
• Il obtint le prix Nobel de
physique en 1930
Spectroscopie RAMAN
• Irradiation d’un échantillon avec une source
laser monochromatique via une fibre optique
• Diffusion RAMAN = diffusion inélastique
→ diminution de l’énergie
→ augmentation de la longueur d’onde (λ)
• Δλ proportionnel à la structure et à la nature
chimique de l’échantillon
Spectre RAMAN
• Raie Rayleigh : Δλ = 0
→ diffusion Rayleigh
(élastique)
• Raie Stokes
→ Excitation d’un électron
Spectre Raman type
sur un seul élément
• Raie anti-Stokes
→Désexcitation d’un électron
Spectroscopie RAMAN : avantages
• Echantillon de l’ordre du micromètre
• Méthode non destructive et non intrusive
• L’eau et le verre diffusent très peu en RAMAN
• Pluralité des informations obtenues (structures
cristallines ou amorphes, liaisons moléculaires)
Spectroscopie RAMAN : inconvénients
• Le coût !!
• La fluorescence peut masquer la diffusion
Rayleigh
• L’échauffement peut détériorer l’échantillon et
celui peut également émettre un corps noir
Apatites et spectroscopie Raman
 Groupes CO32- et PO43- visibles  d’où importance apatites
carbonatées
La modification de la demi-largeur
des bandes indique une
modification de la cristallinité.
Exemple : pour le pic ν1PO4
- Dents et os : 20-18 cm-1
- émail : 14 cm-1
 Applications dans la recherche de
maladies impliquant la
détérioration de l’os dont
l’ostéoporose.
Spectre de Raman typique d’un os sain
Conclusion
• L’ostéoporose est une maladie difficilement
décelable à cause de l’absence de symptômes
• La spectroscopie RAMAN, détectant des
groupements spécifiques de l’apatite, est une
technique efficace mais peu utilisée