Traquer le danger invisible

En 5 secondes Microplastiques, PFAS, nanoparticules: les contaminants sont multiples et omniprésents. Pour lutter contre ces menaces microscopiques, l’UdeM peut compter sur une plateforme de recherche unique.
Une des salles blanches de la Plateforme pour l’analyse des contaminants d’intérêt émergent.

Ils sont dans l’air, l’eau, les aliments, les organismes vivants. Ce sont des métaux, des microplastiques, des pesticides, des nanoparticules, des produits pharmaceutiques. Ils peuvent causer des dommages systémiques et irréversibles à la santé humaine et aux écosystèmes.  

Ce sont les contaminants d’intérêt émergent, ces substances toxiques qui inquiètent en raison de leur persistance et de leur accumulation. Comme leur potentiel destructif existe même à de très faibles concentrations, leur analyse nécessite expertises et appareils sophistiqués.  

Une mission que se sont donnée les équipes de recherche derrière la Plateforme pour l’analyse des contaminants d’intérêt émergent, hébergée au Complexe des sciences de l’Université de Montréal. 

Des laboratoires conçus pour l’ultratrace 

Née de la création du campus MIL, cette plateforme réunit les laboratoires d’analyse de nanomatériaux de Kevin Wilkinson (Département de chimie), de métaux et de microplastiques de Marc Amyot (Département de sciences biologiques), des substances perfluoroalkylées et polyfluoroalkylées (PFAS) de Sébastien Sauvé (Département de chimie) et de particules atmosphériques de Patrick Hayes (Département de chimie). 

Elle est conçue pour permettre des analyses extrêmement fines. Les équipes de recherche y travaillent sur des contaminants présents à des concentrations infimes, parfois à l’échelle nanomolaire, voire inférieure.  

À ces niveaux, la moindre contamination extérieure peut compromettre les résultats. Pour maintenir un environnement ultrapropre et stérile, la structure est composée de plusieurs salles blanches – des lieux clos où l’air est filtré en continu et où la température, l’humidité et la pression sont contrôlées.  

Aussi, le degré de propreté augmente à mesure qu’on progresse dans les laboratoires et plusieurs hottes à flux laminaire – munies de filtres à air de très haute efficacité – ont été installées. Pour l’analyse de contaminants organiques, les surfaces sont en acier inoxydable, alors que tout est en plastique pour celle des inorganiques.  

Cette structure d’une extrême propreté permet ainsi de mesurer des substances à des concentrations exprimées en partie par milliard et en partie par billion. «Depuis que nous avons déménagé du pavillon Roger-Gaudry au campus MIL, nous pouvons analyser des concentrations 10 fois plus faibles», confirme avec enthousiasme Kevin Wilkinson. 

La force de la collaboration interdisciplinaire 

Au-delà des installations technologiques, un des objectifs principaux de la Plateforme est de favoriser les synergies entre les équipes de recherche. 

«Les problèmes environnementaux sont rarement confinés à une seule discipline, indique Marc Amyot. Comprendre le parcours d’un contaminant exige souvent de croiser la chimie analytique, la toxicologie, la biologie, la santé publique et même les sciences sociales lorsqu’il est question de communautés humaines.» 

C’est notamment le cas pour l’étude des mammifères marins consommés par des communautés inuites du Québec. Certains tissus, notamment le foie, contiennent du mercure sous forme de nanoparticules. Les biologistes examinent la contamination des animaux et leur rôle dans l’alimentation traditionnelle, tandis que les chimistes analysent la composition exacte de ces nanoparticules.  

Pour ce faire, l’équipe utilise des appareils de pointe comme l’ICP-TOF-MS (pour inductively coupled plasma time-of-flight mass spectrometry), un spectromètre de masse qui prend des mesures toutes les quelques microsecondes. 

Un outil pour des besoins concrets 

En réunissant des expertises diverses autour d’outils hautement sophistiqués, la Plateforme permet non seulement de mieux comprendre les contaminants actuels, mais aussi de repérer ceux qui émergent. 

L’endroit est le théâtre de plusieurs projets de recherche étudiants, comme celui de Chloé Desjardins. Dans son doctorat supervisé par Kevin Wilkinson, elle s’affaire à quantifier les microplastiques et les nanoplastiques qui se trouvent dans l’environnement. «Nous supposons que les nanoplastiques sont ceux qui sont les plus dangereux pour la santé humaine et la santé environnementale parce qu’ils peuvent entrer dans les cellules, mais tant que nous ne pouvons pas les quantifier, nous ne pourrons pas évaluer les risques qui y sont associés», précise-t-elle. 

La portée de la Plateforme dépasse largement le milieu universitaire. Les équipes collaborent notamment avec Hydro-Québec, le gouvernement du Québec, le gouvernement fédéral et plusieurs partenaires institutionnels. Leurs travaux servent entre autres à établir des critères environnementaux pour des contaminants comme le mercure, l’arsenic ou le plomb présents sous forme de traces dans l’environnement de régions industrielles comme Rouyn-Noranda.  

Ils contribuent également à faire la lumière sur des contaminants encore mal encadrés, comme le platine, le palladium ou certains métaux critiques liés à la transition énergétique. Les terres rares, par exemple, sont de plus en plus utilisées dans les technologies vertes, alors que leurs effets environnementaux restent encore peu connus.  

Ces données deviennent ensuite des outils essentiels pour guider les politiques publiques. 

Quel futur pour la planète? 

Même si la Plateforme pour l’analyse des contaminants d’intérêt émergent combine progrès scientifiques exceptionnels et collaborations interdisciplinaires inégalées, les équipes qui y travaillent partagent des réserves quant à la condition de la planète.   

Elles rappellent que l’un des grands défis actuels reste la multiplication rapide de nouveaux contaminants. «La production de molécules chimiques et de matériaux inédits progresse plus vite que la capacité scientifique à en évaluer les effets. Et la pression croissante liée à l’exploitation des ressources naturelles, souvent en territoires nordiques et autochtones, laisse présager de nouveaux défis», déplore Marc Amyot. 

Cette situation s’inscrit dans ce que les scientifiques appellent le dépassement de la limite planétaire des «nouvelles entités»: l’introduction dans l’environnement de ces substances menace la stabilité des écosystèmes planétaires en raison de leur persistance, leur toxicité et leur accumulation. 

Les substances perfluoroalkylées et polyfluoroalkylées, souvent surnommées «polluants éternels», illustrent bien ce problème. Cette famille comprend des milliers de molécules, alors que même les laboratoires les plus avancés – comme celui de Sébastien Sauvé – ne peuvent en mesurer qu’une fraction. 

Selon les chercheurs, le tableau au Québec et au Canada reste toutefois relativement favorable comparativement à certaines régions du monde où il y a moins de règlementation et où les niveaux de pollution atteignent ainsi des concentrations beaucoup plus élevées.  

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