Développements méthodologiques autour du couplage chromatographie liquide-spectrométrie de masse, pour la quantification de composés vétérinaires présents à l'état de traces dans des matrices complexes environnementales - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2021

Methodological developments based on liquid chromatography-mass spectrometry coupling, for the quantification of veterinary pharmaceuticals present at trace levels in complex environmental matrices

Développements méthodologiques autour du couplage chromatographie liquide-spectrométrie de masse, pour la quantification de composés vétérinaires présents à l'état de traces dans des matrices complexes environnementales

Résumé

When antibiotics are used in human and veterinary medicine, the active ingredients are only slightly assimilated and are then excreted unchanged. They are then released into the environment, principally through the spreading of wastewater treatment plant (WWTP) sludge and agricultural effluents on the fields. These antibiotics can spread in the soil and river water, causing antibioresistance. It is therefore necessary to evaluate their presence in both aqueous and solid environmental matrices. Although they are amongst the most widely used antibiotics, aminoglycosides and beta-lactams families are rarely analysed in environmental matrices. Aminoglycosides being ultra-polar molecules, are not chromatographically retained with classical reverse phase conditions. Beta-lactams are highly degradable in the environment and sufficiently sensitive and specific methods are necessary. Finally, to achieve a more global vision of the contamination of an environment, it is important to develop screening methods, allowing to widen the scope of searched molecules. Within the framework of this thesis, different analytical methods based on liquid chromatography (LC) coupled to mass spectrometry (MS) have been developed. A first ion-pairing method was developed for aminoglycosides analysis in WWTP inputs and effluents. By optimizing the pairing salts, limits of quantification (LoQ) between 0.7 ng.ml-1 and 465 ng.ml-1 were achieved. For beta-lactams, an extraction based on the QuEChERS methodology was optimised. The addition of a dispersion step increased the extraction yields, leading to LOQs between 2.4 ng.g-1 and 17.4 ng.g-1. An LC-MS/MS/MS (MRM3) analytical method was also developed to increase sensitivity and specificity when analysing extracts from matrices highly loaded with organic matter, such as sludge, to lower LoQs. Finally, an analytical method by suspect screening (MS/MS and HRMS) of different families of veterinary compounds has been set up, allowing the detection of 19 substances and degradation products in sludge, slurry and cattle manure.
Lors de la prise d’antibiotiques aussi bien en médecine humaine que vétérinaire, les différents principes actifs ne sont que peu assimilés et sont alors excrétés tel quels. Ils rejoignent ensuite l’environnement, notamment par le biais d’épandage comme engrais des boues issues des stations d’épuration et des effluents agricoles dans les champs. La présence de ces antibiotiques dans l’environnement peut alors se propager dans les sols et dans les eaux de rivières et causer des phénomènes d’antibiorésistance. Il est donc nécessaire de pouvoir évaluer leur présence aussi bien dans les matrices aqueuses que solides environnementales. Alors qu’ils font partie des antibiotiques les plus utilisés, les familles des aminoglycosides et des bêta-lactames sont peu analysées dans les matrices environnementales. Les aminoglycosides étant des molécules ultra-polaires, ils ne sont pas chromatographiquement retenus avec des conditions classiques en phase inverse. Les bêta-lactames quant à eux sont hautement dégradables dans l’environnement et des méthodes suffisamment sensibles et spécifiques sont donc nécessaires. Enfin, afin d’obtenir une vision plus globale de la contamination d’un milieu, il est important de développer des méthodes de criblage, permettant d’élargir le spectre de molécules recherchées. Dans le cadre de cette thèse, différentes méthodes d’analyse basées sur la chromatographie liquide (LC) couplée à la spectrométrie de masse (MS) ont été développées. Une première méthode d’appariement d’ions a été mise au point pour l’analyse des aminoglycosides dans des intrants et effluents de STEP. Grâce à l’optimisation des sels d’appariement, des limites de quantification (LQ) entre 0,7 ng.mL-1 et 465 ng.mL-1 ont été atteintes. Concernant les bêta-lactames, une extraction basée sur la méthodologie QuEChERS a été optimisée. L’ajout d’une étape de dispersion a augmenté les rendements d’extraction, conduisant à des LQ entre 2,4 ng. g-1 et 17,4 ng.g-1. Une méthode d’analyse par LC-MS/MS/MS (MRM3) a également été développée afin de permettre un gain en sensibilité et en spécificité lors de l’analyse d’extraits de matrice fortement chargées en matière organique telles que les boues et d’abaisser les LQ. Enfin, une méthode d’analyse par criblage de suspects (MS/MS et HRMS) de différentes familles de composés vétérinaires a été mise en place, permettant de détecter 19 substances et produits de dégradation dans des boues, lisiers et fumiers bovins.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03716251 , version 1 (07-07-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03716251 , version 1

Citer

Alexandre Guironnet. Développements méthodologiques autour du couplage chromatographie liquide-spectrométrie de masse, pour la quantification de composés vétérinaires présents à l'état de traces dans des matrices complexes environnementales. Chimie analytique. Université de Lyon, 2021. Français. ⟨NNT : 2021LYSE1287⟩. ⟨tel-03716251⟩
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