Toxicodynamics of Domoic Acid

Nom : Prénom : Classe :
Toute espèce chimique naturelle est elle bonne ?
- L’acide glutamique est le principal excitateur des neurotransmetteurs dans le système nerveux central. Il
vient se fixer sur un récepteur spécifique au niveau de l’hippocampe des mammifères (site de commande de
stockage de la mémoire), excite les neurones correspondants puis est libéré du récepteur par une enzyme.
- L’acide kaïnique est une toxine, qui consommée, est absorbée par la muqueuse gastro-intestinale et atteint
lentement sa cible au niveau du système nerveux central où il se fixe sur un des récepteurs de l'acide
glutamique. Si l’acide kaïnique se lie très facilement à ces récepteurs, contrairement à l’acide glutamique,
l’enzyme naturel ne peut le «décrocher» du récepteur.
Une fois fixé, l’acide kaïnique surexcite les neurones amenant chez les mammifères à une crise d’épilepsie
puis à moyen terme à une destruction d’une partie de l’hippocampe.
- De même, l’acide domoïque, qui possède une structure similaire à l’acide kaïnique, a un pouvoir excitateur
des neurotransmetteurs encore plus puissant dans le modèle animal.
Sont représentés ci dessous les formules topologiques de ces 3 espèces chimiques :
OH
O
O
N
H
CH3
OH
OH
O
CH3
OH
O
O
N
H
CH3
OH
CH2
O
OH
NH2
OH
O
Nom :
Acide domoïque
Acide kaïnique
Acide glutamique
I) L’acide glutamique :
1) Déterminer la masse molaire de l’acide glutamique. (/ 1)
2) a) Déterminer la masse molaire de l’alcane possédant le même nombre d’atomes de carbone. (/0,5)
b) Quel est l’état physique de cet alcane à température de 25°C et à une pression de 1013 hPa ? (/0,5)
II) Quelques comparaisons entre les 3 molécules :
3) Pour quelle raison d’après vous ces 3 molécules sont à l’état solide, à température de 25°C et à
une pression de 1013 hPa ? (/ 1)
4) Comment peut on expliquer que ces 3 molécules soient très solubles dans l’eau et donc peuvent être
véhiculées facilement par le sang jusqu’au cerveau ? (/ 1)
5) Entourer la partie commune à ces 3 molécules et nommer les fonctions apparaissant sur ces fragments de
chaîne en utilisant les notions de 1 ère S. (/ 0,5+ 0,5)
6) a ) Proposer un protocole expérimental d’un test chimique permettant de différencier l’acide
glutamique des acides kaïnique et domoïque en précisant quelle fonction particulière est touchée. (/ 1)
b) Cette méthode est elle applicable pour distinguer les acides kaïnique et domoïque ? (/ 1)
III) L’acide kaïnique :
A) Cette espèce peut être synthétisée artificiellement. Une des étapes de synthèse est la suivante :
ON
H
OH
CH3O
O
CH3
O
O
CH3
H H
ON
H
CH2
CH3O
O
CH3
O
O
CH3
H H
A
7) a) Entourer dans le réactif et dans le produit le fragment de la molécule touché lors de la réaction. (/ 0,5)
b) De quelle type de réaction s’agit il dans cette étape :
une addition, une substitution ou une élimination ? Argumenter. (/ 1)
8) Entourer d’une autre couleur la fonction alcool du réactif A.
Quelle est la classe de cet alcool ? Argumenter (/ 0,5+1)

9) On désire réaliser l’oxydation du réactif A en présence d’une solution aqueuse et acide de permanganate de
potassium diluée, ce réactif étant en défaut.
a) Dire quelle nouvelle fonction sera obtenue après synthèse. (/ 1)
b) En prenant comme formule brute pour le réactif A : C12H19NO6 , compléter les équations de demie réaction
électronique pour A et pour l’ion permanganate puis l’équation de réaction d’oxydation du réactif A.
On considérera ici que le couple oxydant/réducteur correspondant à l’ion permanganate est : MnO4-aq / Mn2+aq
(/ 0,5 + 0,5 + 1)
Demi équation d’oxydation : C12H19NO6 aq →
Demi équation de réduction : MnO4 - aq → Mn 2+aq
Equation de réaction : … → …
B) L’acide kaïnique a été isolé en 1953 au Japon dans l’algue marine « Digenea simplex »
Cet acide possède un isomère de formule topologique :
OH
O
O
N
H
CH3
OH
CH2
Cet isomère a une activité neuroexcitatrice bien plus faible que l’acide kaïnique.
En répondant aux 2 questions suivantes, on peut entrevoir à quoi cela est du :
10) Que représentent les traits gras et en pointillés sur les formules topologiques ? (/ 0,5)
On considérera que le cycle azoté décrit le plan de la feuille.
11) Rappeler la définition d’un isomère puis dire de quel type d’isomérie il s’agit ici. Argumenter. (/1+1)
L’acide domoïque :
12) Donner la configuration de la double liaison indiquée par « la bulle ». Argumenter. (/ 0,5+ 1)
OH
O
O
N
H
CH3
OH
OH
O
CH3
La photo ci jointe correspond à l’affiche du film d’Alfred Hitchcock :
« Les oiseaux »
L’histoire est basée sur un fait divers qui a eu lieu dans la région de Monterey
Bay en 1961.
On remarqua que les oiseaux marins avaient un comportement des plus
étranges, ils s’écrasaient sur les murs des maisons ou attaquaient la
population. Ce phénomène s’est reproduit en 1991.
On a proposé, vu l’état actuel de nos connaissances que cela était du au
pouvoir toxique de l’acide domoïque.
13) En utilisant le document annexe suivant provenant de l’IFREMER, expliquer comment les oiseaux ont pu
être intoxiqués et l’effet de l’acide domoïque sur ces animaux. (/ 1+ 1)
14) Comment d’après vous a-t-on pu confirmer la voie d’intoxication de ces oiseaux par l’acide domoïque ?
(/ 1)

Document annexe :
Guide pour les toxines amnésiantes (ASP) mai 2003
Article trouvé sur : http://www.ifremer.fr/envlit/documentation/documents.htm#1
Historique
Les premiers cas d’intoxications se sont déclarés fin 1987 lorsque de graves
empoisonnements alimentaires alarmèrent la population canadienne.
145 personnes, ayant consommé des moules récoltées dans l'estuaire de l'Ile-du-Prince Edouard,
présentèrent des troubles digestifs, neurologiques et surtout une perte de mémoire. Parmi ces
victimes, quatre personnes sont mortes et d'autres ont présenté des séquelles neurologiques
permanentes (Bates 1989; Smith 1993).
Ce nouveau syndrome est connu sous la dénomination anglosaxonne d'Amnesic Shellfish
Poisoning (ASP). Un nom et une abréviation française ont été également donnés : Intoxication
Amnésiante par Fruits de Mer (IAFM).
Données physico-chimiques
Après des recherches intensives, la phycotoxine responsable de ces intoxications
amnésiantes a été identifiée comme étant l'acide domoïque (Wright et al., 1989), composé
précédemment isolé au Japon, à partir de l'algue rouge Chondria armata domoi (Takemoto
et Daigo, 1958).
Activité toxique
Les premiers symptômes, de type gastro-intestinal (vomissements, diarrhées, nausées...)
surviennent dans un délai de 2 à 24 heures après consommation des moules contaminées.
Entre 24 et 48 heures, ce sont des symptômes neurologiques qui sont observés (maux de
tête persistants, désorientation et une confusion).
Dans les cas les plus graves, il apparaît une perte de mémoire, des dommages cérébraux et
parfois des convulsions et un coma pouvant conduire à la mort (Olney, 1994).
Les fruits de mer intervenant dans les premiers cas d'intoxications de 1987 au Canada,
étaient des moules, mais la toxine mise en cause a également été retrouvée dans d'autres
bivalves (coques, palourdes, couteaux...).
L’acide domoïque peut s’accumuler également dans d’autres organismes marins non filtreurs
comme par exemple les anchois. S’il est sans effet sur ces derniers, il peut être mortel pour les
oiseaux marins qui les consomment.
Détection
Ifremer a retenu la méthode suivante appelée « méthode de Quilliam » (1995) :
L'extraction est réalisée avec du méthanol 50 % suivie d’une étape de purification sur
cartouche échangeuse d’anions et d’une analyse par CLHP/UV *.
Un résultat est considéré comme positif lorsque l’échantillon contient plus de 20 µg d’acide
domoïque/g de chair.
Situation en France
La France n’est pas à l’abri de la dissémination mondiale de ces toxines (via les eaux de ballast,
transferts de coquillages…) puisqu’en 1998, des traces d’acide domoïque ont été détectées dans
les glandes digestives de moules en provenance des côtes d’Armor liées à la présence locale de P.
pseudodelicatissima (clone producteur de l’acide domoïque au Canada). En 1999, année de mise
en place de la surveillance des toxines amnésiantes, seules des traces de toxines largement
inférieures au seuil de sécurité sanitaire ont été mises en évidence dans des bivalves en
provenance de différents sites de la Bretagne, de la Charente Maritime et de la Méditerranée (Amzil
et Motteau, 2000). Par contre, durant le mois de mai 2000, les taux de toxines ASP ont dépassé le
seuil de sécurité sanitaire en Bretagne ouest, avec des maxima de 53 µg et 32 µg d’acide
domoïque par g de chair, respectivement dans des donax (Donax trunculus) et des moules (Amzil ,
2001).
* Chromatographie Liquide Haute Performance, avec détection UV à 242 nm (longueur d’onde
d’absorption des doubles liaisons conjuguées de l'acide domoïque).

Nom : Prénom : Classe :
Toute espèce chimique naturelle est elle bonne ?
- L’acide glutamique est le principal excitateur des neurotransmetteurs dans le système nerveux central. Il
vient se fixer sur un récepteur spécifique au niveau de l’hippocampe des mammifères (site de commande de
stockage de la mémoire), excite les neurones correspondants puis est libéré du récepteur par une enzyme.
- L’acide kaïnique est une toxine, qui consommée, est absorbée par la muqueuse gastro-intestinale et atteint
lentement sa cible au niveau du système nerveux central où il se fixe sur un des récepteurs de l'acide
glutamique. Si l’acide kaïnique se lie très facilement à ces récepteurs, contrairement à l’acide glutamique,
l’enzyme naturel ne peut le «décrocher» du récepteur.
Une fois fixé, l’acide kaïnique surexcite les neurones amenant chez les mammifères à une crise d’épilepsie
puis à moyen terme à une destruction d’une partie de l’hippocampe.
- De même, l’acide domoïque, qui possède une structure similaire à l’acide kaïnique, a un pouvoir excitateur
des neurotransmetteurs encore plus puissant dans le modèle animal.
Sont représentés ci dessous les formules topologiques de ces 3 espèces chimiques :
OH
O
O
N
H
CH3
OH
OH
O
CH3
OH
O
O
N
H
CH3
OH
CH2
O
OH
NH2
OH
O
Nom :
Acide domoïque
Acide kaïnique
Acide glutamique
I) L’acide glutamique :
1) Déterminer la masse molaire de l’acide glutamique. (/ 1)
2) a) Déterminer la masse molaire de l’alcane possédant le même nombre d’atomes de carbone. (/0,5)
b) Quel est l’état physique de cet alcane à température de 25°C et à une pression de 1013 hPa ? (/0,5)
II) Quelques comparaisons entre les 3 molécules :
3) Pour quelle raison d’après vous ces 3 molécules sont à l’état solide, à température de 25°C et à
une pression de 1013 hPa ? (/ 1)
4) Comment peut on expliquer que ces 3 molécules soient très solubles dans l’eau et donc peuvent être
véhiculées facilement par le sang jusqu’au cerveau ? (/ 1)
5) Entourer la partie commune à ces 3 molécules et nommer les fonctions apparaissant sur ces fragments de
chaîne en utilisant les notions de 1 ère S. (/ 0,5+ 0,5)
6) a ) Proposer un protocole expérimental d’un test chimique permettant de différencier l’acide
glutamique des acides kaïnique et domoïque en précisant quelle fonction particulière est touchée. (/ 1)
b) Cette méthode est elle applicable pour distinguer les acides kaïnique et domoïque ? (/ 1)
III) L’acide kaïnique :
A) Cette espèce peut être synthétisée artificiellement. Une des étapes de synthèse est la suivante :
N
H
CH2
CH3O
O
CH3
O
O
CH3
H H
N
H
CH2
CH3O
OH
O
OH
H H
+ 2H+ aq + 2Cl- aq reflux + 2 ...
A B nom de C :
7) a) Entourer dans le réactif le(s) fragment(s) de la molécule touché(s) lors de la réaction. (/ 0,5)
b) De quelle type de réaction s’agit il dans cette étape :
une addition, une substitution ou une élimination ? Argumenter. (/ 1)
c) Donner la formule et le nom de l’autre produit C obtenu qui est une espèce organique covalente et
complétant l’équation de réaction ci dessus. (/ 1)

8) Par hydratation de B en milieu acide, on obtient 2 alcools différents
a) De quelle type de réaction s’agit il dans cette étape :
une addition, une substitution ou une élimination ? Argumenter. (/ 0,5)
b) Dire pourquoi on obtient 2 alcools et non un seul. (/ 1)
c) Donner la formule topologique des 2 alcools obtenus, entourer ces fonctions dans chaque formule
topologique, donner la classe de ces alcools. Argumenter (/ 2)
B) L’acide kaïnique a été isolé en 1953 au Japon dans l’algue marine « Digenea simplex »
Cet acide possède un isomère de formule topologique :
OH
O
O
N
H
CH3
OH
CH2
Cet isomère a une activité neuroexcitatrice bien plus faible que l’acide kaïnique.
En répondant aux 2 questions suivantes, on peut entrevoir à quoi cela est du :
9) Que représentent les traits gras et en pointillés sur les formules topologiques ?
On considérera que le cycle azoté décrit le plan de la feuille. (/ 0,5)
10) Rappeler la définition d’un isomère puis dire de quel type d’isomérie il s’agit ici. Argumenter. (/1+1)
L’acide domoïque :
11) Donner la configuration de la double liaison indiquée par « la bulle ». Argumenter. (/ 0,5+1)
OH
O
O
N
H
CH3
OH
OH
O
CH3
La photo ci jointe correspond à l’affiche du film d’Alfred Hitchcock :
« Les oiseaux »
L’histoire est basée sur un fait divers qui a eu lieu dans la région de Monterey
Bay en 1961.
On remarqua que les oiseaux marins avaient un comportement des plus
étranges, ils s’écrasaient sur les murs des maisons ou attaquaient la
population. Ce phénomène s’est reproduit en 1991.
On a proposé, vu l’état actuel de nos connaissances que cela était du au
pouvoir toxique de l’acide domoïque.
12) En utilisant le document annexe suivant provenant de l’IFREMER, expliquer comment les oiseaux ont pu
être intoxiqués et l’effet de l’acide domoïque sur ces animaux. (/ 1+1)
13) Comment d’après vous a-t-on pu confirmer la voie d’intoxication de ces oiseaux par l’acide domoïque ?
(/ 1)