Les substances stéréoisomères dans la surveillance des eaux souterraines

Ce rapport est une synthèse sur les substances organiques stéréoisomères en lien avec la surveillance des eaux souterraines. Il a pour objectif d’alerter les décideurs publics sur le manque de prise en compte des diverses formes stéréoisomériques des substances, au niveau réglementaire, dans la surveillance environnementale des eaux (DCE, codification SANDRE, NQE,…). Après avoir défini les différents types d’isoméries, le cas des énantiomères est particulièrement développé en détaillant leur impact environnemental, leurs méthodes analytiques et l’intérêt de la distinction des énantiomères dans des études méthodologiques.

Les énantiomères sont des arrangements spatiaux d’une même molécule qui sont images l’un de l’autre dans un miroir et ne sont pas superposables. Généralement, l’asymétrie est due à la présence d’un atome de carbone comportant quatre substituants différents (carbone chiral). Les énantiomères ont des propriétés physicochimiques identiques, mais se différencient toujours, et même s’opposent, par leur «pouvoir rotatoire». Au niveau biologique, les énantiomères d’une molécule peuvent avoir des effets physiologiques différents, voire antagoniques : efficacité différente, toxicité différente, ou encore un taux de métabolisation ou de biodégradation différent. Ces particularités sont bien connues du domaine pharmaceutique et exploitées pour la synthèse des principes actifs des médicaments. De la même façon, dans le domaine des phytosanitaires, les énantiomères présentent des différences au niveau des vitesses de transformation biologique, du bio-transport, de la bioaccumulation et de la toxicité.

La plupart des pesticides chiraux sont commercialisés en mélanges racémiques, à l’exception des pyréthroïdes (perméthrine, cyperméthrine, cyhalotrine…), des herbicides acétoanilides (métalaxyl, benalaxyl, métolachlor) et des herbicides acides arylalcanoïques (dichlorprop, mécoprop, dicofol, fluazifop-butyle …), pour lesquels les produits sont enrichis en l’énantiomère actif. Cela permet une réduction des quantités recommandées pour l’application. En France, plusieurs substances ont subi un changement de ratio entre isomères, au cours des dernières années. Des suivis temporels dans des eaux de surface lors du passage d’un produit racémique à un produit enrichi en un énantiomère ont montré que, pour certaines molécules dont la dégradation n’est pas ou peu énantiosélective, la détermination du ratio isomérique permettait d’évaluer l’impact des changements de pratiques agricoles.

L’analyse des énantiomères est contraignante pour les laboratoires, en raison du manque d’étalons, du coût des colonnes chirales spécifiques, des essais préalables nécessaires afin de constater l’absence de phénomènes de conversion ou d’épimérisation pouvant intervenir lors de l’extraction ou de l’analyse, et de l’optimisation de la méthode de séparation. Ces analyses sont donc principalement réalisées dans le cadre d’études spécifiques. Ainsi les différents énantiomères ne sont pas distingués dans les suivis d’eau de surface et d’eau souterraine effectués dans le cadre de la Directive Cadre sur l’Eau, et il n’est pas jugé nécessaire de le mettre en place.

En revanche, il est important que le rapport d’analyse transmis par le laboratoire soit précis sur ce qui a réellement été mesuré, concentration totale de l’ensemble des stéréoisomères/énantiomères ou concentration spécifique, pour que la bancarisation des données soit correcte, et par la suite l’interprétation des données qui en ait faite pour établir la qualité d’une masse d’eau.