Chapitre 3.1 : Développements et validations méthodologiques
2 Développement des POCIS
2.1 Calibrations en laboratoire
2.1.1 Cas des médicaments
Trois expériences ont permis la calibration des médicaments, la calibration 3 (concentrations élevées et ajout d’antioxydant) ayant été réalisée en association avec l’étude de Dufour (2013). Les taux d’échantillonnage mesurés pour 46 des 53 analytes sont donnés dans le Tableau 41. Le taux d’échantillonnage a été calculé par régression linéaire du rapport
en fonction du temps, en forçant l’ordonnée à l’origine par 0, selon la méthode utilisée par Mazzella et al. (2007). est la concentration d’un analyte dans la phase réceptrice en ng.g-1 ; la concentration moyenne en ng.L-1 de cet analyte dans l’eau à laquelle a été exposé le POCIS considéré (moyenne des prélèvements d’eau associés) ; la masse de phase réceptrice du POCIS en g. L’indinavir a été exclu en raison de sa mauvaise répétabilité analytique (cf. chapitre 3.1, section 1.1.3). Le paracétamol, qui atteint rapidement l’équilibre dans les POCIS (Belles, 2012), a également été exclu. L’exemple de molécules à accumulation linéaire, atteignant l’équilibre, s’approchant de l’équilibre ou affectées d’un temps de latence est donné Figure 73. Les taux d’échantillonnage des composés à temps de latence ont été calculés sur l’intégralité de l’accumulation, ils sont donc inférieurs aux taux d’échantillonnage définis par leur régime linéaire.
Tableau 41. Comportement observé et taux d’échantillonnage pour 46 analytes. NC : non calculable. Le taux d’échantillonnage n’est pas calculé lorsque la molécule atteint l’équilibre.
Analyte
Calibration 1 Calibration 2 Calibration 3 comportement Rs L.j-1 comportement Rs L.j-1 comportement Rs L.j-1 abacavir - - - - s'approche de l'équilibre 0,39 indinavir - - - - - -
lamivudine atteint l'équilibre NC - - - -
nelfinavir temps de latence 0,05 - - temps de latence 0,35 névirapine - - - - linéaire 0,47 ritonavir - - - - temps de latence 0,55 saquinavir temps de latence 0,10 - - temps de latence 0,62 zidovudine linéaire 0,07 - - - -
bromazépam - - - - linéaire 0,28 nordiazépam - - - - linéaire 0,30 alprazolam linéaire 0,22 - - linéaire 0,35 diazépam linéaire 0,18 - - linéaire 0,25 oxazépam linéaire 0,19 linéaire 0,34 linéaire 0,34 lorazépam linéaire 0,18 linéaire 0,37 linéaire 0,37 clonazépam linéaire 0,19 linéaire 0,45 linéaire 0,38 méprobamate linéaire 0,10 linéaire 0,24 s'approche de l'équilibre 0,37 kétoprofène - - - - - - naproxène - - - - - - diclofénac - - - - - - ibuprofène - - - - - - hydroxy-ibuprofène atteint l'équilibre NC - - - -
paracétamol - - - - - -
gemfibrozil - - - - - -
bézafibrate - - linéaire 0,31 s’approche de l'équilibre 0,32 acide 4-chlorobenzoïque - - atteint l'équilibre NC - - acide fénofibrique linéaire 0,17 - - - -
acide clofibrique - - atteint l'équilibre NC - - pravastatine - - linéaire 0,37 - - atorvastatine linéaire 0,04 - - - -
aténolol - - - - s'approche de
l'équilibre 0,22
bisoprolol linéaire 0,14 - - linéaire 0,23
métoprolol - - - - linéaire 0,20 propranolol - - - - linéaire 0,43 sotalol s'approche de l'équilibre 0,05 - - s'approche de l'équilibre 0,25
Analyte
Calibration 1 Calibration 2 Calibration 3 comportement Rs L.j-1 comportement Rs L.j-1 comportement Rs L.j-1
doxépine linéaire 0,15 - - linéaire 0,44
amitriptyline linéaire 0,25 - - linéaire 0,25
fluoxétine linéaire 0,18 - - linéaire 0,35
primidone - - linéaire 0,18 s'approche de
l'équilibre 0,36
carbamazépine linéaire 0,16 - - linéaire 0,48
cétirizine linéaire 0,15 - - linéaire 0,22
ranitidine linéaire 0,11 - - s'approche de
l'équilibre 0,19
clenbuterol - - - - linéaire 0,33
caféine - - - - équilibre NC
théophylline - - - - équilibre NC
sildénafil - - - - linéaire 0,23
losartan linéaire 0,29 - - linéaire 0,25
salbutamol - - - - s'approche de
l'équilibre 0,15
clopidogrel temps de latence 0,11 - - temps de latence 0,51
terbutaline - - - - équilibre NC
Figure 73. Exemples de comportements d’accumulation d’analyte dans les POCIS : accumulation linéaire (a), approche d’équilibre (b), équilibre rapidement atteint (c) et accumulation à temps de latence (d). L’ordonnée correspond au calcul
, le taux d’échantillonnage étant la tangente à cette courbe. Données issues de la calibration 1.
L’existence d’un temps de latence, également observé par Harman et al. (2008), est attribué à l’adsorption préférentielle des analytes sur la membrane et à la cinétique de leur transfert vers la phase réceptrice (Belles et al., 2013a). La quantification de ces molécules, pour lesquelles le taux d’échantillonnage est calculé sans exclure la phase de latence, est donc affectée d’une plus forte variabilité puisque le taux d’échantillonnage varie avec le temps. Ces molécules, ainsi que celles s’approchant de l’équilibre, sont donc considérées comme semi-quantitatives.
L’examen des temps de demi-équilibre d’accumulation permet de comparer les cinétiques d’accumulation des composés (Tableau 42). A titre d’exemple, les benzodiazépines, aux taux d’échantillonnage relativement élevés (Tableau 41), présentent également des t1/2 supérieurs aux durées des calibrations. Leur accumulation linéaire à l’échelle des durées des expositions in-situ assure une quantification rigoureuse de ces analytes. La cinétique de la calibration 3 a été plus rapide que celle des autres calibrations puisque plusieurs temps de demi-équilibre y sont inférieurs. La variabilité inter-calibrations peut être approchée par la comparaison des t1/2 des bézafibrate, timolol, doxépine, primidone et ranitidine qui varient d’un facteur 3 entre calibrations.
Tableau 42. Temps de demi-équilibre d’accumulation (t1/2) mesurés dans les 3 calibrations. En l’absence d’inflexion de la courbe d’accumulation, le t1/2 est donné supérieur à la durée d’exposition totale des POCIS.
Analyte t1/2 (j) Analyte t1/2 (j)
Cal. 1 Cal. 2 Cal. 3 Cal. 1 Cal. 2 Cal. 3
abacavir - - 8 pravastatine - > 20 - indinavir - - - atorvastatine > 30 - - lamivudine 2 - - aténolol - - 4 nelfinavir - - > 15 bisoprolol > 30 - > 15 névirapine - - 11 métoprolol - - > 15 ritonavir - - > 15 propranolol - - 8 saquinavir - - > 15 sotalol 9 - 4 zidovudine 16 - - timolol 28 - 9 bromazépam - - > 15 acébutolol 14 - 8 nordiazépam - - > 15 imipramine > 30 - > 15 alprazolam > 30 - > 15 doxépine > 30 - 8 diazépam > 30 - > 15 amitriptyline > 30 > 20 > 15 oxazépam > 30 > 20 > 15 fluoxétine > 30 - 14 lorazépam > 30 > 20 > 15 primidone - 14 3 clonazépam > 30 > 20 > 15 carbamazépine 17 - 12 méprobamate 13 17 7 cétirizine > 30 - > 15 kétoprofène - - - ranitidine > 30 - 8 naproxène - - - clenbuterol - - > 15 diclofénac - - - caféine - - 2 ibuprofène - - - théophylline - - 1 hydroxy-ibuprofène 1 - - sildénafil - - > 15 paracétamol - - - losartan > 30 - > 15 gemfibrozil - - - salbutamol - - 4 bézafibrate - > 20 7 clopidogrel - - > 15 acide 4-chlorobenzoïque - < 3 - terbutaline - - 4
acide fénofibrique > 30 - - disopyramide - > 20 > 15
acide clofibrique - 2 -
Cette variabilité est également observée sur les taux d’échantillonnage, avec un facteur moyen de 3 entre la calibration 3 et la calibration 1, toutes molécules confondues. Aussi, l’application d’un taux d’échantillonnage inapproprié aux conditions d’exposition peut engendrer la détermination d’une concentration équivalente dans l’eau faussée (Mazzella et al., 2010). L’approche PRC pour composés de référence et de performance, développée pour les POCIS par Belles et al. (2013b), Lissalde et al. (2011), Mazzella et al. (2010), est ici appliquée dans le but de s’affranchir de ces variations en permettant d’ajuster les taux d’échantillonnage déterminés en laboratoire aux conditions d’exposition réelles. A titre d’exemple, la Figure 74 présente les dissipations observées pour les 3 PRC préalablement introduits dans la phase réceptrice, caféine 13C, salbutamol d3 et DIA d5, dans la calibration 1. Les constantes de dissipation (ke) des trois PRC dans les 3 calibrations effectuées, déterminées à partir de la formule ( ) (Belles et al., 2013b), sont données dans le Tableau 43.
Figure 74. Dissipation des PRC dans le cas de la calibration 1.
Tableau 43. Constantes d’élimination des PRC pour les 3 calibrations effectuées.
PRC Constante d’élimination j
-1
Cal 1 Cal 2 Cal 3
caféine 13C 0,027 ± 0,001 0,093 ± 0,003 0,048 ± 0,002 salbutamol d3 0,062 ± 0,005 0,142 ± 0,005 0,116 ± 0,007 DIA d5 0,010 ± 0,001 0,065 ± 0,003 0,072 ± 0,004
En 30 j dans la calibration 1, la caféine 13C, le salbutamol d3 et la DIA d5 ont atteint respectivement 48, 18 et 70 % de désorption. Le salbutamol D3 a présenté la cinétique d’élimination la plus élevée, suivi de la caféine 13C et de la DIA D5. La calibration 3, réalisée dans des bacs de 25 L agités par pales de brassage, a montré les désorptions les plus rapides. La plus faible cinétique des calibrations 1 et 2 est attribuée au design expérimental, avec un grand volume agité par pompe immergée. En outre, les POCIS de la calibration 1 étaient disposés de façon orthogonale aux lignes de courant ce qui a vraisemblablement réduit le brassage.
A titre d’exemple, les taux d’échantillonnage de la calibration 1 sont recalculés à partir de ceux de la calibration 3 et de la formule de correction PRC donnée ci-dessous (Mazzella et al., 2010). Les taux d’échantillonnage corrigés sont calculés pour chaque PRC, ceux-ci étant finalement moyennés en une unique valeur prenant en compte les 3 PRC (la compilation des taux d’échantillonnage est abordée dans la section 2.1.3).
Le rapport moyen des taux d’échantillonnage de la calibration 3 sur ceux de la calibration 1, toutes molécules confondues, passe alors de 2,7 ± 1,7 avant correction à 0,9 ± 0,6 après, rendant homogènes les résultats entre calibrations. En laboratoire, l’approche couplée des taux