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Introduction
Le fluor, élément chimique portant le symbole F et le numéro atomique 9, est le plus électronégatif, l’un des plus réactifs du tableau périodique, et le plus réactif des non-métaux. Il peut réagir avec pratiquement tous les éléments, y compris l’or, le platine et certains gaz nobles, comme le xénon. Il peut même enflammer l’eau et ronger les silicates du verre et du béton.
Cette série présente les éléments du Tableau périodique des éléments chimiques. Ce répertoire, conçu vers 1869 par Dmitri Ivanovich Mendeleïev, rassemble tous les éléments chimiques, qui composent l’univers, tel que nous le connaissons aujourd’hui. L’ingéniosité de ce Tableau tient dans la méthode de répartition des éléments, selon leur numéro atomique, mais aussi selon leurs caractéristiques physiques et chimiques. Ce classement astucieux permet alors d’identifier des éléments existants qui restaient à découvrir, ou même de prédire les propriétés d’éléments chimiques inconnus à l’époque. Sa dernière mise à jour date de 2016, et compte 118 éléments.
Le fluor élémentaire n’existe pas naturellement sur Terre. Il se trouve sous forme de composés, principalement la fluorite (CaF₂). On le trouve aussi notamment dans quelques pierres semi-précieuses, comme la topaze ou la tourmaline.
Le fluor gazeux (F₂) est d’une couleur jaune-vert pâle. Son odeur piquante rappelle celle du chlore, mais en plus irritante. Toxique et corrosif, le fluor pur attaque presque toutes les matières au point d’avoir coûté la vie à plusieurs chimistes qui tentaient de l’isoler au XIXe siècle.
Le fluor au passé
— La découverte meurtrière du fluor
L’existence du fluor est pressentie avant même qu’on puisse l’observer. En 1764, le pharmacien et chimiste allemand Andreas Sigismund Marggraf produit — sans le savoir — l’acide fluorhydrique en chauffant un minéral avec de l’acide sulfurique et constate que le récipient de verre se corrode rudement. Sept ans plus tard, le germano-suédois Carl Wilhelm Scheele, aussi pharmacien et chimiste, répète l’expérience et confirme la réactivité de l’acide en question. Puis, en 1810, le physicien français André-Marie Ampère avance que cet acide doit sûrement contenir un élément inconnu, similaire au chlore, et qu’il propose de nommer fluorine.
Mais identifier un élément et l’isoler sont deux choses ; le fluor pur demeure insaisissable. Sa réactivité détruit les outils et libère des vapeurs nocives. Pendant près de sept décennies, des générations de chimistes tentent le coup. Les frères irlandais Knox sont sévèrement empoisonnés. Le belge Paulin Louyet et le français Jérôme Nicklès en meurent. Le fluor acquiert un surnom sinistre : « l’élément tueur ».
Le 26 juin 1886, Henri Moissan — après avoir lui-même été empoisonné — réussit enfin. À force d’essais et d’ingéniosité, le jeune chimiste français trouve une voie fiable : électrolyser un mélange de fluorure d’hydrogène et de fluorure de potassium à basse température, dans un appareil construit en platine et iridium. Il observe un dégagement de gaz jaune-vert. C’est le fluor.
La méthode de Moissan est suffisamment robuste pour que d’autres puissent la reproduire. Cette prouesse expérimentale ouvre la porte à une chimie nouvelle, celle des composés fluorés. Il reçoit le prix Nobel de chimie en 1906, et meurt d’une appendicite quelques mois après, à l’âge de 54 ans. Certains soupçonnent que les nombreuses expositions aux éléments toxiques ont pu contribuer à son départ hâtif.
De haut en bas, de gauche à droite : fluorite, agrégat globulaire rose présentant des faces cristallines ; cristaux de fluorine (fluorite) ; fluor-elbaïte jaune canari provenant de la mine Canary Tourmaline, en Zambie orientale ; fluoro-liddicoatite, tourmaline du Madagascar. Source : Wikipedia, ResearchGate, The Arkenstone.
— La découverte accidentelle du Téflon, grâce au fluor
Le 6 avril 1938, au Jackson Laboratory, propriété de la compagnie DuPont, dans le New Jersey, le jeune chimiste Roy Plunkett s’attaque à un projet bien précis : développer un nouveau réfrigérant pour remplacer les gaz toxiques utilisés dans les réfrigérateurs de l’époque. Il travaille avec du tétrafluoroéthylène gazeux (TFE), qu’il stocke sous pression dans des cylindres métalliques.
Ce matin-là, Plunkett ouvre l’un de ses cylindres pour poursuivre ses travaux. Rien ne sort, mais le manomètre indique que le contenant n’est pourtant pas vide. Il scie le cylindre afin de mieux comprendre : il constate que durant la nuit, le gaz s’est solidifié en une substance blanche, cireuse et glissante.
Le chercheur teste cette matière inattendue : elle résiste à la chaleur, aux acides les plus corrosifs, et rien n’adhère à sa surface. Le polytétrafluoroéthylène (ou PTFE) vient de naître, par accident. DuPont dépose le brevet (en 1941), puis commercialise le produit sous le nom de « Téflon » (après 1945). Les premières utilisations — confidentielles — sont militaires ; durant la Seconde Guerre mondiale, il est utilisé dans le cadre du projet Manhattan, pour des éléments d’étanchéité.
Ce n’est qu’en 1954 que l’ingénieur français Marc Grégoire aurait appliqué le matériau sur une poêle à frire, grâce, selon la légende, à sa femme Colette. Une version des faits avance que, lorsqu’elle le voit manipuler l’enduit sur ses moules à cannes à pêche, afin d’en faciliter le démoulage, elle le met au défi de créer cet outil de cuisine qui deviendra célèbre. En 1956, le couple lance la société Tefal, dont le nom est la contraction de Téflon et aluminium. En 1960, ils vendaient 3 millions d’articles par an.
Affiche présentant la première poêle à frire revêtue de Téflon vendue. Image : Wikipedia
Le fluor au présent
— Le fluor dans le sang (artificiel)
En 1966, le biochimiste et physiologiste américain Leland Clark, accompagné de son collègue, le Dr Frank Gollan, tente une expérience dans un liquide perfluorocarboné, saturé en oxygène — les perfluorocarbures sont des molécules où chaque atome d’hydrogène du carbone a été remplacé par du fluor.
La structure de ces molécules confère au liquide une densité d’environ deux fois celle de l’eau, et une capacité à dissoudre jusqu’à 20 fois plus d’oxygène. Les chercheurs immergent une souris dans ce liquide transparent ; l’animal respire. L’idée germe alors : et si ces liquides pouvaient remplacer temporairement le sang ?
Dans les décennies qui suivent, plusieurs tentatives voient le jour. Certains résultats sont encourageants (entre autres avec le Perftoran), mais les effets secondaires — fièvre, symptômes grippaux — et l’absence d’approbation réglementaire freinent son adoption en Occident.
Depuis quelques années, une nouvelle génération de transporteurs d’oxygène artificiels relance la recherche. Des équipes allemandes ont développé des nanoparticules combinant albumine humaine et perfluorocarbures, testées sur des modèles animaux depuis 2020. Lors d’hémodilutions chez le rat — où le sang est progressivement remplacé par une solution —, les animaux traités montrent une meilleure préservation des fonctions vitales et une oxygénation tissulaire améliorée.
Les applications envisagées dépassent le remplacement sanguin en urgence. Par exemple, soulager l’ischémie cérébrale après un AVC, protéger les organes durant les chirurgies complexes, rendre les tumeurs plus réceptives aux traitements, ou encore préserver les greffons destinés à la transplantation. Certains évoquent même leur potentiel dans des approches expérimentales pour régénérer les nerfs, les os et le cartilage endommagés.
Près de 60 ans après l’expérience de Clark, aucun substitut sanguin à base de perfluorocarbures n’est actuellement approuvé par la FDA ou l’Agence européenne des médicaments.
— Le fluor dans l’eau (publique)
Le fluor est naturellement présent dans nos os et nos dents sous forme de fluoroapatite. Il rend l’émail dentaire plus résistant aux acides produits par les bactéries buccales. Les compléments de fluor visent à renforcer cette protection naturelle.
La toute première fois que des autorités sanitaires ajustent le taux de fluor dans l’eau municipale, c’est en 1945, à Grand Rapids, au Michigan. L’objectif est de prévenir les caries, dans une population qui n’a pas toujours accès aux soins, et le succès est au rendez-vous ; les caries diminuent de façon marquée. Le modèle américain se propage et, dans les décennies suivantes, le Canada, l’Australie, la Nouvelle-Zélande et l’Irlande adoptent la fluoration.
Dans les années 1950-1960, l’Europe expérimente le procédé plus timidement. Avec la généralisation des dentifrices fluorés et d’autres dispositifs de prévention, plusieurs pays jugent que la fluoration de l’eau n’est pas indispensable à leur stratégie de santé publique. À cela s’ajoute une opposition citoyenne : pour ses détracteurs, le fluor doit demeurer un choix individuel et non une mesure collective. Entre 1970 et 1990, la plupart des pays européens renoncent à la fluoration de l’eau potable, privilégiant des approches alternatives, comme le sel fluoré.
Au Canada, la couverture en eau fluorée varie d’une province à l’autre, principalement pour des raisons logistiques ou budgétaires. En 2022, seulement 1 % de la population québécoise reçoit de l’eau fluorée.
Depuis 2019, des études ont associé le fluorure à d’éventuels effets néfastes sur le développement cognitif des enfants et des nourrissons. Bien que contestées, ces conclusions ont provoqué une réaction en chaîne. En mars 2025, l’Utah devient le premier État américain à interdire l’ajout de fluor dans l’eau potable. Santé Canada, ainsi que les autorités de santé publique du Québec, continuent d’appuyer la fluoration de l’eau et l’utilisation du fluorure pour prévenir la carie, tout en mentionnant les risques liés à des concentrations trop élevées, surtout chez les enfants.
Différents facteurs influencent la présence du fluorure dans l’eau. Les eaux souterraines qui circulent dans des aires riches en minéraux fluorés — certaines formations granitiques, volcaniques ou sédimentaires — peuvent dissoudre davantage de fluorure. Des activités industrielles, comme l’aluminerie ou certaines productions métallurgiques, peuvent aussi contribuer localement à des proportions plus importantes.
Certaines régions du Canada présentent des niveaux naturellement élevés de fluorure, notamment en Colombie-Britannique (vallée de l’Okanagan, île de Vancouver), en Saskatchewan, en Alberta et au Québec, en Gaspésie. Dans ces zones, les puits privés peuvent atteindre 2 à 10 mg/L, voire plus, dépassant la concentration maximale acceptable (MAC) du Canada — fixée à 1,5 mg/L — qui correspond également à la valeur guide de l’Organisation mondiale de la santé.
Au Québec comme au Canada, on préconise une concentration optimale de 0,7 mg/L. Québec recommande d’ailleurs de faire analyser toute eau de puits servant à la consommation pour en connaître la teneur en fluorures, entre autres.
Dans la pharmacie
Environ 20 % des médicaments commercialisés contiennent au moins un atome de fluor dans leur structure moléculaire.
L’ajout de fluor agit sur le comportement d’une molécule dans l’organisme. Il influence son absorption, sa distribution dans les tissus, sa résistance à la dégradation par les enzymes, et sa capacité à se lier à sa cible biologique. Ces modifications peuvent transformer une molécule inactive en médicament efficace.
Quelques exemples où le fluor joue un rôle clé : les antibiotiques comme la ciprofloxacine, qui combattent les infections bactériennes, les antidépresseurs comme la fluoxétine (Prozac, C17H18F3NO), ainsi que certains anti-inflammatoires, antiviraux, anticancéreux ou traitements des troubles métaboliques.
Comme on l’a vu plus haut, le fluor se retrouve dans nos armoires à pharmacie sous une forme plus familière : le fluorure de sodium des dentifrices. Depuis les années 1950, l’ajout de fluorure aux produits d’hygiène dentaire a considérablement réduit l’incidence des caries dans les populations qui y ont accès.
L’avenir du fluor
— Les composés fluorés sont partout
Si le fluor élémentaire n’existe pas librement dans la nature, ses composés sont très répandus. Les fluorures inorganiques servent dans la fabrication du verre, la production d’aluminium, les engrais agricoles et les soins dentaires. Ils sont connus et utilisés depuis des centaines d’années.
Une révolution s’opère au XXe siècle avec l’essor des composés organofluorés, où le fluor se lie au carbone. La liaison carbone-fluor est l’une des plus stables de la chimie et confère aux matériaux une résistance face à la chaleur, aux acides et à l’usure. Ces composés organiques de synthèse envahissent plusieurs secteurs — on l’a vu plus haut avec le Téflon.
Par exemple : le Gore-Tex. Dans les années 1970, l’entreprise américaine W. L. Gore & Associates développe une membrane en PTFE (un fluoropolymère) qui bloque l’eau tout en laissant passer la transpiration. Cette innovation s’inscrit dans une prolifération de produits performants. Les emballages alimentaires résistent aux graisses — les boîtes de pizza dont le carton ne s’imbibe pas d’huile. Les tapis et textiles repoussent les taches, les mousses anti-incendie étouffent les flammes de carburant. Les cosmétiques gagnent en texture et en tenue, les fils dentaires glissent mieux entre les dents. On retrouve aussi ces composés dans les ustensiles de cuisine, les produits d’entretien ménager et des objets électroniques, notamment pour isoler certains circuits.
En 2016, une analyse commandée par Greenpeace détecte des substances per- et polyfluoroalkylées (PFAS) dans 36 articles de plein air sur 40. En 2023, une étude révèle que près de la moitié de l’eau potable aux États-Unis contient au moins un type de PFAS.
— Les composés fluorés pour toujours ?
La même caractéristique de résistance qui fait des PFAS des matériaux si performants les rend pratiquement indestructibles. Pour cette raison, on les surnomme « polluants éternels » (forever chemicals).
Les PFAS s’accumulent dans les sols, les cours d’eau, la chaîne alimentaire, et, finalement, dans nos organismes — certains peuvent y rester de trois à huit ans, selon les composés. Dans l’environnement, ils se dégradent très lentement. Dans les sols et les nappes souterraines, leur persistance peut se mesurer en décennies, et certaines contaminations anciennes sont encore détectables aujourd’hui.
En novembre 2023, l’Agence internationale de recherche sur le cancer classe le PFOA — un PFAS répandu — comme cancérigène avéré pour l’humain. De manière plus générale, des études épidémiologiques établissent des associations entre les PFAS et certains cancers, l’augmentation du cholestérol, la réduction du poids à la naissance et l’affaiblissement de la réponse immunitaire.
Face à ces constats, la réglementation se resserre. En 2024, l’Agence américaine de protection de l’environnement implante des normes nationales pour l’eau potable et classe le PFOA et le PFOS comme substances dangereuses. La Californie interdit les PFAS dans les textiles et les cosmétiques, New York dans les produits menstruels, tandis que 36 états américains légifèrent ou envisagent de le faire. La France adopte en 2025 une loi visant leur interdiction dans plusieurs produits de consommation.
Au Canada, le gouvernement propose de classer la quasi-totalité des PFAS (à l’exclusion des fluoropolymères) comme produits chimiques toxiques,
Source : Eurofins
Comme nous l’avons vu à plusieurs reprises dans cette série, les propriétés qui font la force de certains éléments peuvent, lorsque l’équilibre est rompu, devenir des enjeux pour la santé ou l’environnement.
