Le suivi des produits chimiques à vie dans le réseau alimentaire montre que tous les isomères ne sont pas distribués de la même manière
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Lorsque des chimistes de l'université de Buffalo ont analysé des échantillons d'eau, de poissons et d'œufs d'oiseaux, ils n'ont pas été surpris de trouver de nombreuses substances per- et polyfluoroalkyles (PFAS). Après tout, ces "produits chimiques à vie" se retrouvent presque partout dans l'environnement.
Mais ils ont été intrigués par le fait que l'une des PFAS les plus dangereuses - l'acide perfluorooctanesulfonique (PFOS), autrefois utilisé dans les poêles antiadhésives et les mousses anti-incendie - apparaissait sous des formes structurelles légèrement différentes, appelées isomères, en fonction de l'échantillon.
Plus de la moitié des SPFO détectés dans les eaux usées et les poissons de supermarché étaient des isomères ramifiés, qui sont sphériques et compacts et se dissolvent plus facilement dans l'eau. En revanche, dans le jaune d'œuf des oiseaux piscivores, les SPFO étaient à près de 90 % linéaires, une forme allongée qui a tendance à se lier aux protéines et à rester plus longtemps dans les tissus.
"L'ensemble de ces résultats suggère qu'à mesure que le SPFO se déplace dans le réseau alimentaire - de l'eau aux poissons et aux oiseaux - ses isomères linéaires deviennent plus fréquents que les isomères ramifiés", explique l'auteur correspondant de l'étude, Diana Aga, PhD, directrice de l'Institut RENEW de l'UB, professeur émérite de SUNY et titulaire de la chaire Henry M. Woodburn au département de chimie de l'UB.
Les isomères d'un composé donné conservent la même formule chimique, mais l'arrangement unique de leurs atomes constitutifs peut les amener à se comporter très différemment. Par exemple, un isomère de la méthamphétamine est une substance réglementée, tandis qu'un autre est utilisé dans les inhalateurs nasaux en vente libre.
Pourtant, les réglementations américaine et européenne recommandent toujours de mettre tous les isomères dans le même sac lorsqu'il s'agit de mesurer les PFAS.
"Notre étude est une preuve de plus que les isomères de PFAS peuvent se bioaccumuler à des taux différents et ne doivent pas être traités comme s'ils étaient tous identiques", déclare Aga.
Ces travaux, qui couvrent deux études, ont été soutenus par la National Science Foundation et l'Environmental Protection Agency des États-Unis.
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Des techniques de séparation avancées permettent de trier les isomères
Pour distinguer les différents isomères des PFAS, il faut recourir à la spectrométrie de mobilité ionique cyclique. Cette technique analytique avancée sépare les isomères en fonction de leurs différences de forme qui influencent la façon dont ils se déplacent dans un tube rempli de gaz, tel que l'azote.
Supposons que vous ayez deux feuilles de papier - l'une plate et l'autre froissée en boule - et que vous les fassiez tomber. Elles sont faites du même matériau et pèsent le même poids, mais c'est la feuille froissée qui touchera le sol en premier.
De même, la spectrométrie de mobilité ionique cyclique distingue les isomères d'une même molécule en fonction de leur temps de dérive, c'est-à-dire le temps qu'il faut aux isomères de SPFO pour traverser le tube et atteindre le détecteur. La forme compacte et sphérique des isomères ramifiés leur permet de se déplacer plus rapidement dans le gaz inerte à l'intérieur du tube que les isomères linéaires allongés.
L'instrument de spectrométrie de mobilité ionique cyclique de l'institut RENEW, soutenu par le bureau du premier vice-président de l'UB pour la recherche, l'innovation et le développement économique, a analysé les PFAS dans sept échantillons de poisson de supermarché non congelés. Il s'agissait de poissons benthiques vivant sur le fond, tels que le poisson-chat bleu, la morue et l'aiglefin, et de poissons pélagiques vivant en eaux libres, tels que la truite arc-en-ciel, le saumon et le tilapia.
Publiés dans le Journal of Agriculture and Food Chemistry de l'American Chemical Society, les résultats de l'Aga ont montré qu'en général, il y a plus de types d'isomères ramifiés de SPFO dans les poissons benthiques que dans les poissons pélagiques. Les poissons benthiques contenaient deux autres types d'isomères ramifiés de SPFO qui n'avaient pas été détectés dans les échantillons pélagiques.
La combinaison d'isomères ramifiés et linéaires a conduit à une concentration totale de SPFO significativement plus élevée chez les poissons benthiques que chez les poissons pélagiques. Les espèces de poissons benthiques présentent également des proportions plus élevées de PFAS à chaîne plus longue, tels que le PFOA et le PFNA, qui ont respectivement huit et neuf carbones.
"Ces résultats suggèrent que les consommateurs qui mangent fréquemment des espèces vivant au fond de l'eau peuvent être plus exposés aux PFAS", explique Mindula Wijayahena, doctorante dans le laboratoire d'Aga et première auteure de l'étude.
Le mélange d'isomères s'inverse chez les oiseaux
L'équipe d'Aga a identifié des isomères de SPFO dans les eaux usées et les œufs d'oiseaux dans une autre étude publiée dans le Journal of the American Society for Mass Spectrometry .
Les eaux usées provenaient d'une installation municipale de traitement des eaux usées du comté d'Érié, tandis que les jaunes d'œufs avaient été collectés dans des nids abandonnés près du port de Buffalo. Les œufs provenaient de cormorans à aigrettes, un oiseau aquatique d'Amérique du Nord qui se nourrit de poissons.
Dans les échantillons d'eaux usées, plus de la moitié des SPFO étaient ramifiés. Mais dans le jaune d'œuf des cormorans à aigrettes, près de 90 % des SPFO étaient linéaires.
"Bien que nous sachions que les isomères linéaires ont tendance à s'accumuler davantage dans les tissus que les isomères ramifiés, la raison pour laquelle les œufs présentaient une si forte proportion d'isomères linéaires mérite d'être étudiée plus avant", explique Jenise Paddayuman, étudiante en doctorat et premier auteur de l'étude. "Néanmoins, les résultats donnent un aperçu du devenir du SPFO dans l'environnement et suggèrent que les isomères linéaires persistent davantage lorsque le SPFO se fraye un chemin dans l'environnement."
Maintenant que les chimistes disposent des outils nécessaires pour distinguer les isomères des SPFO, Aga estime qu'il est peut-être temps d'examiner les différences entre leurs effets toxicologiques, ce qui pourrait justifier la nécessité de les réglementer différemment.
"Par exemple, si les preuves continuent de montrer que les isomères ramifiés ne se bioaccumulent pas autant que les isomères linéaires, nous pourrions alors commencer à concevoir davantage de molécules pour qu'elles adoptent la structure ramifiée", explique-t-elle. "C'est une chose à laquelle nous pourrons réfléchir à l'avenir.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Mindula K. Wijayahena, Rawikan Kachangoon, Cheyanne Witmer, Joshua S. Wallace, Jitlada Vichapong, Diana S. Aga; "PFAS Isomers Matter: Distribution Patterns of Linear and Branched PFOS and PFOA in Consumed Fish Revealed by Cyclic Ion Mobility Separation"; Journal of Agricultural and Food Chemistry, Volume 73, 2025-10-6
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