Développement et validation de méthode d'analyse multirésiduelle de contaminants organiques et inorganiques dans des matrices biologiques

摘要

Chaque jour de nouveaux produits synthétiques sont produits et se retrouvent plus tard dans l’environnement. À l’heure actuelle, des normes sont mises en place pour la régulation d’émission de nombreux contaminants, mais nombre d’entre eux ne sont encore soumis à aucune loi. De par leurs faibles présences dans la nature, la mise en place de règlementations est une tache rigoureuse. En effet, les règlementations sont majoritairement basées sur des essais de toxicité aigüe car la prise en compte des effets dus aux concentrations traces ainsi que la complexité des molécules présentes nécessitent une instrumentation analytique très spécifique. Les effets au long terme ne sont donc que rarement pris en compte dans la législation. Cependant de nombreuses études ont prouvées que des concentrations traces peuvent avoir des impacts importants sur la croissance de nouveaux nés pour de nombreuses espèces. C’est par exemple le cas des composés biphényls polychlorés qui ont été prouvés comme retardant la croissance des nouveaux nés humains soumis à une contamination in-utéro. De même une exposition aux néonicotinoïdes est corrélée avec une augmentation de l’infertilité de plusieurs espèces aviaires. Les concentrations retrouvées dans ces cas sont en dessous des normes existantes mais des effets subléthaux importants sont observés. Ces effets dépendent de beaucoup trop de facteurs pour pouvoir être quantifiés de façon suffisamment rigoureuse pour les incorporer dans des règlementations officielles. Bien que certains organismes considèrent ces effets dans des lignes directives, tel que l’EPA, elles ne peuvent pas être appliquées dans des lois de par leurs dépendances à des conditions précises. La présence d’un contaminant peut s’avérer dangereuse pour l’environnement mais une dynamique différente peut avoir lieu si plusieurs d’entre eux sont présents. La toxicité individuelle de chaque composé peut être accrue ou diminuée en la présence d’autres contaminants, ceci est appelé l’effet cocktail (effet synergique, antagoniste, agoniste, etc). Ainsi ces effets obtenus en laboratoire ne reflètent pas la réalité environnementale de ces contaminations. La quantification simultanée de nombreux composés est un domaine qui se développe de plus en plus. Son utilité est bien réelle car elle permet d’augmenter le nombre de méthodes robustes et ainsi améliorer la qualité des normes actuelles pour l’analyse multirésiduelle de contaminants organiques. Le développement de méthodes simples, robustes et efficaces est un domaine très important en chimie analytique. Cependant la plupart des méthodes multirésiduelles sont réalisées sur des composés ayant des propriétés physico chimiques très proches. Pour ce mémoire, les études sont faites sur des composés appartenant à différentes familles et couvrant une vaste gamme de propriétés physico chimiques afin d’avoir une meilleure représentation des contaminations environnementales réelles. L’un des principaux obstacles de ce genre de travaux est la nature de la matrice étudiée. Plus la matrice va être complexe, plus les interactions avec les analytes et ou le solvant vont variées, rendant l’extraction de composés ayant des propriétés différentes plus délicate. Les travaux présentés dans ce mémoire consistent en le développement de méthodes d’analyse de contaminants dans des matrices biologique dans le but de les utiliser comme outils de marqueurs de contamination environnementale (projets parallèles). Le premier projet s’incruste dans l’étude GESTE (Grossesse et Enfant en Santé – étude sur la Thyroïde et l’Environnement) qui a pour but, entre autres, d’étudier l’effet de stress in-utéro sur le développement des enfants. Les contaminants ont pu être détectés par analyse de méconiums récupérés à la naissance de l’enfant. La méthode d’extraction utilisée consiste en une étape d’extraction solide-liquide, suivie d’une purification par dispersion de phase solide et analyse par UPLC-MS/MS Xevo TQ (Waters) pour les contaminants organiques. La séparation est faite à l’aide d’une colonne 100 mm x 2.1 mm, 1.8 µm équipé d’un pré filtre de 0.2 µm (Waters). Les contaminants inorganiques sont minéralisés dans de l’acide nitrique puis dilués pour analyse par ICP-MS Xserie II (Thermo Scientifique). Ces méthodes ont été appliquées sur 500 échantillons provenant principalement de la région de l’Estrie au Québec (Canada). Les résultats montrent des concentrations inférieures à celles rapportées dans la littérature pour l’analyse de contaminants organiques ainsi qu’inorganiques. Ceci montre que l’Estrie est une région ou l’exposition à ces contaminants est faible. Les seules exceptions sont la caféine et l’acétaminophène. Leurs taux de détections sont de 20 à 30% plus élevés que ceux reportés dans la littérature et leurs concentrations moyennes sont 5 à 10 fois plus importantes. Le second projet est le développement d’une méthode d’analyse de perturbateurs endocriniens dans des eaux usées. Ce projet est fait en collaboration avec le groupe SMi dans le but d’accroitre leurs prestations analytiques en développant une méthode performante d’analyse des nonylphenoles. La méthode consiste à une extraction sur phase solide (Strata X) d’échantillon d’eau et une élution au méthanol puis une analyse par UPLC-MS/MS. Les composés sont séparés sur une colonne BEH C18 1.7 µm; 2.1x50 mm (Waters). Cette méthode a pu être validée avec les critères imposés par la compagnie.