Fiche Résumé 06-AEP-04

Le glyphosate, herbicide utilisé aujourd'hui en grande quantité et se retrouvant partout à des concentrations élevées dans les eaux de rivières, est difficile à analyser même en laboratoire. Soit les méthodes montrent une certaine variabilité, soit elles sont complexes à mettre en œuvre.

Hocer IS (Instrumentation et systèmes), société spécialisée dans le développement de systèmes de mesures en ligne, a développé et commercialisé un appareil de détection des micropolluants organiques (pesticides, hydrocarbures, HAPs, etc.) dans des gammes de mesures comprises entre 0,1 µg/l à 1 mg/l : Aquapod. Cet appareil, basé sur une technologie brevetée, repose sur une concentration en phase solide (SPE) suivie, pour la détection, d'une analyse par spectrométrie UV du concentrat. Son autonomie est de 250 analyses sans intervention d'opérateurs. Mais dans son état actuel, Aquapod ne peut pas détecter le glyphosate et son dérivé principal (AMPA ou acide aminométhylphosphonique) car ces deux molécules ne sont pas retenues sur le système de concentration et, de plus, ne présentent pas de signal UV significatif.

Aquapod à l'analyse du glyposate et de l'AMPA, en utilisant une méthode d'analyse efficace qui se prête à une mise en œuvre en continu sur site. Ainsi sera mise au point une extraction sélective du glyphosate et de son dérivé, suivie d'une détection colorimétrique si possible dans le domaine UV-visible. L'extraction serait obtenue par une séparation en phase solide :
- soit sur un support rendu spécifique par reconnaissance immunologique (voie biologique) : un support solide est greffé par des anticorps qui ont été développés pour reconnaître stériquement et fonctionnellement une famille de composés,
- soit par la création d'un polymère à empreinte moléculaire ou MIP (moleculary imprinted polymers, voie chimique moins chère et plus rapide) : un matériau possède des sites récepteurs spécifiques d'une molécule cible (molécule à éliminer). Ces sites sont obtenus en polymérisant un monomère autour de la molécule empreinte appelée template, c’est-à-dire autour de la molécule cible elle-même ou d’une molécule très voisine (approche par “dummy imprinting”), puis en éluant ce template laissant ainsi libre des cavités qui ne pourront retenir que les molécules de structure proche. Cette approche chimique est assez récente dans le domaine de l'extraction.
Puis l'extraction sélective devra être automatisée et évaluée à travers différents tests en laboratoire sur des eaux naturelles.

Avant d’étudier ces deux types de supports, il a été préalablement nécessaire de mettre en oeuvre des techniques chromatographiques pour l’analyse du glyphosate et de ses analogues : l’AMPA et le glyphosate-FMOC (commercialisé comme étalon). Le FMOC (9-fluorenylmethylchoroformate) permet au composé avec lequel il est dérivé d’être plus facilement détectable par fluorescence. Après une tentative d’optimisation de la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse (CPL-SM), le choix s’est finalement porté sur :
- la chromatogarphie ionique (CI) associée à un détecteur conductimétrique avec une limite de détection de 150 µg/L pour le glyphosate,
- la chromatographie liquide couplée à une détection par fluorescence (CPL-FLUO) avec une limite de détection de 5 µg/L pour le glyphosate-FMOC.
Par contre, l’analyse de l’AMPA n’a pas pu être déterminée dans les mêmes conditions que celle du glyphosate si bien que cet aspect a été mis de côté lors de ces essais, l’AMPA étant un composé minoritaire par rapport au glyphosate.

Les deux supports à l’étude, soit l’immunoadsorbant et le MIP, ont ensuite été synthétisés et caractérisés pour l’extraction du glyphostate et du glyphosate-FMOC :

- Synthèse de l’immunoadsorbant : le choix s’est porté sur un gel de sépharose-CN-BR pour le support et sur des anticorps polyclonaux produits chez le lapin (2 mg d’anticorps greffés pour 1 mL de gel). Les résultats n’ont pas été concluants. En effet, la rétention des composés est très faible voire inexistante pouvant s’expliquer soit par un problème survenu lors du greffage, soit par une trop faible affinité des anticorps vis-à-vis du glyphosate et de son dérivé. Une nouvelle synthèse sera réalisée pour vérifier ces conclusions.

- Synthèse du MIP : le choix s’est porté sur la 2-vinylpyridine (2-Vpy) comme monomère, le chloroforme comme porogène, l’EDGMA comme agent réticulant et l’AIBN comme l’initiateur radicalaire. Le glyphosate et le glyphosate-FMOC (molécules cibles) n’ont pas pu être utilisés comme molécule empreinte en raison de leur manque de solubilité dans le solvant de synthèse. L’approche par “dummy imprinting” (choix d’une molécule de structure voisine) a donc été utilisée pour contourner ce problème. Cette approche présente aussi l’avantage que le MIP obtenu peut alors extraire la molécule cible de l’échantillon à analyser sans que le relargage probable de la molécule empreinte ne gêne l’analyse de la molécule cible, l'élimination de la molécule empreinte devant avoir lieu après l'étape de polymérisation. Les résultats ont montré, après la mise au point de tout un protocole d’extraction, que le MIP synthétisé avait une sélectivité vis-à-vis du glyphosate-FMOC dans l’eau, ce qui est encourageant pour la suite des extractions à réaliser notamment avec le glyphostate.