Évaluation critique des systèmes de spectrométrie de masse de basse et haute résolution pour la surveillance des expositions humaines aux pesticides

Abstract

Objectifs

Explorer les effets néfastes sur la santé d’une exposition humaine aux pesticides est un sujet important de santé publique. Toutefois, les outils analytiques permettant de doser simultanément une grande majorité des pesticides (et/ou leurs métabolites) dans les matrices biologiques, restent très peu nombreux. Dans cette étude, nous avons confronté les performances analytiques de trois approches de screening basées sur de la spectrométrie de masse de basse résolution (SMBR) et de haute résolution (SMHR), pour la recherche de pesticides dans le sérum.

Méthode

Deux cent cinq pesticides et/ou leurs métabolites ont été considérés, parmi lesquels les carbamates, les dithiocarbamates, les néonicotinoïdes, les organophosphorés, les organochlorés et les pyréthrinoïdes. En SMHR, un système quadripolaire à temps de vol (Q-TOF) a été utilisé et deux modes différents d’acquisition ont été employés : (i) une acquisition ciblée de type MSMS avec une recherche en masse exacte au sein d’une liste d’ions précurseurs ; (ii) et, une acquisition non ciblée de type « data independant acquisition » (DIA) avec un balayage séquentiel de 100 à 1100 uma.

En SMBR, un système de type triple-quadripôle (TQ) a été utilisé et les données ont été acquises selon un mode classique « multiple-reaction monitoring » (MRM). L’extraction commune a été réalisée grâce à des sels « QuEChERS » à partir de 100 μL de sérum, et la séparation chromatographique été réalisé par une colonne Shim-pack Velox Bipheny l, 2,7 μm (100 × 2,1 mm I.D.). Pour chacun des 205 composés, une droite de calibration de 0,05 à 10 ng/mL a été préparé 6 jours différents et les performances des 3 approches MS ont été comparées en termes de limites de détection (LDD ; plus petite concentration avec un S/N > 3). Enfin, un panel de 174 sérums issus de la routine du laboratoire a été analysé par chacune des 3 approches.

Résultats

Trois approches de screening dédiées à la recherche de pesticides dans le sérum sont été développées et validées selon les recommandations de la SFTA (Guitton J. et al. Ann Biol Clin 2019:1;77(2):219-224). Pour une concentration sérique de 10 ng/mL, 100 % des pesticides étaient détectés par les 3 approches. À 5 ng/mL, l’approche non ciblée (HR-DIA) détectait encore 95 % des molécules. Mais, pour les concentrations les plus basses (0,05 ng/mL), la BRMS détectait 2 à 3 fois plus de molécules que les 2 approches en HRSM : 70 versus 34,5 % en HR-MSMS et 20,2 % en HR-DIA. Ces différences de LLD ont été confirmées lors de l’analyse des 174 sérums : 89 composés détectés par l’approche BRMS, 79 selon l’approche HR-MSMS, et 75 selon l’approche HR-DIA. Les 10 composés détectés uniquement par BRMS étaient présents à des concentrations inférieures aux LDD obtenues en HRMS.

Conclusion

Pour un panel de 205 pesticides (et/ou métabolites) d’intérêt, nous avons observé qu’une approche de type screening ciblé en BRMS présentait, au sens strict du terme, de meilleures performances que des approches en HRMS ciblée ou non ciblée. Toutefois, la différence en termes de LDD ne s’observait que pour les très basses concentrations (« traces ») et des screenings de pesticides par HRMS peuvent certainement être des outils de choix pour les études de surveillances de l’exposition environnementale aux pesticides.