513.1 - La nucléation'
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Lorsque l'eau pure est refroidie au-dessous de 0°C, la mobilité de ses molécules diminue. La
cristallisation résulte de la combinaison des molécules pour former une «particule» organisée, orientée et de taille
suffisante (dite «critique») pour devenir un cristal stable (noyau ou germe). Les molécules s'associent d'abord dans
un plan. La nucléation est dite homogène ; elle ne se rencontre que dans l’eau pure. lmprobable à O°C, elle est
maximale à
La nucléation est favorisée par la présence d'agents nucléants (sels solubles, particules
solides variées en suspension ...). La nucléation est dite alors hétérogène. C'est celle rencontrée dans les
myosystèmes.
Contrairement à la précédente elle se fait dans les trois directions de l‘espace et, bien qu'improbable
à 0°C, elle se produit à une température plus élevée. La plupart des solutés de la phase liquide cellulaire ne sont
pas de très bons agents
d’où l'importance de la surfusion. Celle-ci dépend de la nature du tissu, de sa
teneur en sels ionisables et du nombre de «particules» présentes agissant comme «noyau» pour les cristaux de
Un exemple démonstratif est donné par la moule commune (Mytilus edulis) qui est connue pour bien supporter la
congélation. Son hémolymphe a un point de congélation variable selon la saison : -6°C en hiver, -15°C en été, ce
qui confirme la présence d'agents nucléants qui, en hiver, limitent la formation de glace aux espaces extracellulaires.
L'eau intracellulaire migrant par osmose, les fluides intra— et extracellulaires se trouvent maintenus au point de fusion
et la probabilité de congélation intracellulaire est éliminée“. Récemment des chercheurs ont reproduit ce processus
pour activer la nucléation de l'eau du poisson. Ils ont introduit dans la chair à congeler une suspension de Pseudomonas
syringae et ont obtenu ainsi une réduction de moitié de la durée-de congélation à -5°C ; les cristaux étaient plus petits
et la chair moins abîmée….
Figure 123 — Vitesse de croissance des cristaux
1 _ Vitesse de nucléation
La
croissance des cristaux résulte
la migration
de
2 _ vitesse de croissance des cristaux
l eau vers
les noyaux
cnstallrns crees parla nucleatron.
En pratique la vrtesse de crorssance des cristaux
2
dépend du gradient de température entre le cristal
et le milieu qui l'entoure (c'est-à—dire de la vitesse
1
d'extraction de la chaleur). Notons qu'aux très
basses températures (inférieures à -80°C) c'est le
transfert de masse qui constitue le facteur limitant
la croissance des cristaux, la concentration en sels et
en protéines augmentant la viscosité. La taille des
cristaux à la fin de la congélation est inversement
proportionnelle au nombre initial de germes cristallins. La grosseur des cristaux est donc contrôlée par
la nucléation comme le montre la fig. 123 : on y voit
'
que dans la zone A, comprise entre le point de fusion
et le point de nucléation N, la vitesse de nucléation
est lente ; les noyaux cristallins seront peu nombreux et de grande taille. Dans la zone B, en-dessous
de la température de nucléation, la vitesse de
nucléation est rapide ; les noyaux cristallins sonttrès
nombreux et resteront de petite dimension. Dans le
0
|
-50°C
premier cas la congélation qui se fait à température
1
relativement élevée est lente ; dans le second la
Temperature
congélation a lieu à très basse température et très
:
vite. La forme des cristaux (hexagonale, plaquette,
|
sphérulite, rosette, dendrite) dépend aussi de la
'
vitesse de croissance des cristaux donc de celle de
N
la congélation : lente ils ont la forme d'aiguille ;
A
:
B
rapide ils sont plutôt
___—___—
°21.92.368.477.541.547.594.596.654.716.
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Lorsque l'eau pure est refroidie au-dessous de 0°C, la mobilité de ses molécules diminue. La
cristallisation résulte de la combinaison des molécules pour former une «particule» organisée, orientée et de taille
suffisante (dite «critique») pour devenir un cristal stable (noyau ou germe). Les molécules s'associent d'abord dans
un plan. La nucléation est dite homogène ; elle ne se rencontre que dans l’eau pure. lmprobable à O°C, elle est
maximale à
La nucléation est favorisée par la présence d'agents nucléants (sels solubles, particules
solides variées en suspension ...). La nucléation est dite alors hétérogène. C'est celle rencontrée dans les
myosystèmes.
Contrairement à la précédente elle se fait dans les trois directions de l‘espace et, bien qu'improbable
à 0°C, elle se produit à une température plus élevée. La plupart des solutés de la phase liquide cellulaire ne sont
pas de très bons agents
d’où l'importance de la surfusion. Celle-ci dépend de la nature du tissu, de sa
teneur en sels ionisables et du nombre de «particules» présentes agissant comme «noyau» pour les cristaux de
Un exemple démonstratif est donné par la moule commune (Mytilus edulis) qui est connue pour bien supporter la
congélation. Son hémolymphe a un point de congélation variable selon la saison : -6°C en hiver, -15°C en été, ce
qui confirme la présence d'agents nucléants qui, en hiver, limitent la formation de glace aux espaces extracellulaires.
L'eau intracellulaire migrant par osmose, les fluides intra— et extracellulaires se trouvent maintenus au point de fusion
et la probabilité de congélation intracellulaire est éliminée“. Récemment des chercheurs ont reproduit ce processus
pour activer la nucléation de l'eau du poisson. Ils ont introduit dans la chair à congeler une suspension de Pseudomonas
syringae et ont obtenu ainsi une réduction de moitié de la durée-de congélation à -5°C ; les cristaux étaient plus petits
et la chair moins abîmée….
Figure 123 — Vitesse de croissance des cristaux
1 _ Vitesse de nucléation
La
croissance des cristaux résulte
la migration
de
2 _ vitesse de croissance des cristaux
l eau vers
les noyaux
cnstallrns crees parla nucleatron.
En pratique la vrtesse de crorssance des cristaux
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dépend du gradient de température entre le cristal
et le milieu qui l'entoure (c'est-à—dire de la vitesse
1
d'extraction de la chaleur). Notons qu'aux très
basses températures (inférieures à -80°C) c'est le
transfert de masse qui constitue le facteur limitant
la croissance des cristaux, la concentration en sels et
en protéines augmentant la viscosité. La taille des
cristaux à la fin de la congélation est inversement
proportionnelle au nombre initial de germes cristallins. La grosseur des cristaux est donc contrôlée par
la nucléation comme le montre la fig. 123 : on y voit
'
que dans la zone A, comprise entre le point de fusion
et le point de nucléation N, la vitesse de nucléation
est lente ; les noyaux cristallins seront peu nombreux et de grande taille. Dans la zone B, en-dessous
de la température de nucléation, la vitesse de
nucléation est rapide ; les noyaux cristallins sonttrès
nombreux et resteront de petite dimension. Dans le
0
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-50°C
premier cas la congélation qui se fait à température
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relativement élevée est lente ; dans le second la
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congélation a lieu à très basse température et très
:
vite. La forme des cristaux (hexagonale, plaquette,
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sphérulite, rosette, dendrite) dépend aussi de la
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vitesse de croissance des cristaux donc de celle de
N
la congélation : lente ils ont la forme d'aiguille ;
A
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B
rapide ils sont plutôt
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°21.92.368.477.541.547.594.596.654.716.
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