Vers une approche intégrée de la surveillance de la qualité des milieux aquatiques: développement de stratégies analytiques et bioindicatrices innovantes et complémentaires – MIP_WQT

Plusieurs MIP ont été développés pour une famille de pesticides, les triazines, et de produits pharmaceutiques (carbamazépine et benzodiazepines) et certains de leurs métabolites. Pour une cible donnée, plusieurs conditions de synthèse ont été criblées par l'étude, d'abord en milieux purs, de la présence de cavités « empreintes » et de leur
capacité à piéger sélectivement certains représentant de chaque famille. Les adsorbants les plus prometteurs ont ensuite été appliqués à l'extraction sélective des analytes cibles dans le but d'améliorer la sensibilité et la fiabilité des analyses LC/MSn , suite à des prélèvements ponctuels d’eaux.
Certains ont également été intégrés dans des échantillonneurs intégratifs afin de lever les verrous des dispositifs POCIS commerciaux et comme approche complémentaire à l'échantillonnage ponctuel effectués en milieux réels.
En parallèle, les différences de réponses observées sur des échantillons réels traités ou non en amont par les MIP par des méthodes biologiques (utilisant des larves d’amphibiens et de poissons ciblant la perturbation ostrogénique et thyroïdienne), ont été étudiés afin de mieux comprendre les effets cocktails.

- Criblage des conditions de synthèse des MIP et développement des procédures d’extraction sélectives pour les trois familles ciblées et certains métabolites.
- Développement, optimisation et études des performances de méthodes d’analyses ciblées pour chaque famille de molécules mettant en œuvre des supports d’extraction conventionnels ou des phases MIP couplées à la LC/MS pour le dosage dans des échantillons d’eaux superficielles lors d’une campagne de terrain (prélèvements ponctuels et extraits de POCIS).
- Obtention de résultats préliminaires avec les bioessais.

Les résultats relatifs au développement de MIP obtenus dans ce projet devraient permettre leur transposition à d’autres molécules et d’autres domaines pour lesquels les besoins analytiques sont importants. Ils ont également mis en évidence la difficulté de produire des MIP pour certaines classes de molécules couvrant une grande gamme de polarité. Si l’apport des MIP est évident pour certaines molécules, la gamme de molécules qu’un MIP est capable de piéger sélectivement reste restreinte conduisant
dans le futur à la production de plusieurs MIP pour couvrir l’ensemble d’une famille structurale.

Les résultats issus de ce projet ont déjà donné lieu à 1 communication orale
multipartenaire, 4 posters et 2 communications orales monopartenaires au niveau international et 1 poster et 3 communications orales monopartenaires au niveau national.
Les résultats sur les MIP triazines devraient donner lieu à au moins une publication multipartenaire de rang A et ceux sur les autres familles de composés à un minimum de 2 publications monopartenaires et plusieurs autres publications multipartenaires.

Ce projet vise à développer des polymères à empreintes moléculaires (MIP) pour les inclure comme élément central d’une stratégie innovante et intégrée (approches analytiques et bioanalytiques) permettant un suivi efficace de pesticides et de leurs métabolites en mélanges complexes à faibles teneurs dans les eaux afin de: i) permettre une surveillance plus fiable et plus représentative de ces polluants à l’état d’ultra-trace; ii) améliorer la compréhension de leur mode d'action en se focalisant sur la perturbation endocrinienne; iii) améliorer la connaissance des effets mélanges dans des milieux naturels et iv) soutenir l'innovation et la compétitivité en métrologie environnementale au niveau national.
Ainsi, nous proposons de développer des adsorbants d'extraction sélectifs induisant un mécanisme de rétention basé sur la reconnaissance moléculaire des composés cibles (MIP). Ces MIP possèdent des cavités spécifiques, considérées comme des imitations d'anticorps qui permettent, tout comme le site de reconnaissance des anticorps, un piégeage sélectif des analytes cibles. En ce qui concerne les pesticides, un MIP sera développé pour le piégeage sélectif de l'atrazine, de certains analogues structuraux (simazine, terbutryne, terbuthylazine) et de leurs principaux métabolites (déséthylatrazine, désisopropylatrazine, deséthylterbutylazine). En ce qui concerne les produits pharmaceutiques, deux MIP seront développés : le premier pour le piégeage sélectif de la carbamazépine et de ses formes époxy et dihydroxy; le second pour six benzodiazépines d’intérêt. Enfin, un MIP sera développé afin d'extraire sélectivement les formes glucuro-conjugués, en prenant comme modèle un groupement glucuronide, qu’elles soient issues du métabolisme de composés endogènes ou de xénobiotiques. Pour une cible donnée, plusieurs conditions de synthèse seront mises en œuvre et seront évaluées par l'étude, d'abord en milieux purs, de la présence de cavités « empreintes » et de leur capacité à piéger sélectivement les analogues structuraux et les métabolites. Ces adsorbants synthétisés seront ensuite intégrés dans la méthode de prétraitement de l’échantillon pour l'extraction sélective des analytes cibles avec un haut degré de purification, permettant ainsi d'améliorer la sensibilité et la fiabilité des analyses LC/MSn.
Ces MIP seront ensuite intégrés comme phase d’extraction dans un système existant d’extraction en ligne combiné avec la détection UV afin d’augmenter la sélectivité et sensibilité du dispositif de mesures in situ. En parallèle, ces MIP seront également intégrés dans des échantillonneurs intégratifs passifs «POCIS like» afin de lever les verrous des dispositifs POCIS commerciaux et comme approche complémentaire à l'échantillonnage ponctuel qui sera également déployé. Enfin, des suivis par des méthodes classiques d'analyse ciblée et de spectrométrie de masse haute résolution permettant l’analyse non ciblée seront mis en œuvre.
En parallèle à l'analyse chimique, des méthodes biologiques seront développées, basées sur la mise en œuvre de bioessais ciblant la perturbation oestrogénique et thyroïdienne et utilisant des larves d’amphibiens et de poissons. Les différences de réponses observées entre des échantillons traités ou non en amont par les MIP permettront de mieux évaluer et comprendre les effets cocktails.
Les différents procédés, dispositifs et procédures, concernant les approches ciblées ou non seront mise en œuvre en conditions réelles. Cette boite à outils sera évaluée par rapport aux approches analytiques et de surveillances conventionnelles (efficacité, robustesse, performances métrologiques, capacité à mettre en évidence les effets de la pollution, transférabilité et coûts de mises en œuvre) par des campagnes sur site (eaux souterraine et de surface).