Répétabilité et reproductibilité des analyses de la composition chimique de la matière organique naturelle par thermochimiolyse GC-MS : exercice d'intercomparaison au sein du réseau GEOF

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French. Le transfert et la réactivité de la matière organique naturelle (MON) sont au cœur de grands enjeux sociétaux tels que le maintien de la biodiversité, le cycle du carbone et la qualité des sols et des eaux. Ces dynamiques sont contrôlées notamment par la composition chimique de la MON. A travers le continuum sol-rivière-estuaire, la thermochimiolyse couplée à la chromatographie en phase gazeuse et à la spectrométrie de masse (THM-GC-MS) est une méthode permettant l’analyse simultanée de plusieurs familles de biomolécules. Cette technique analytique est utilisée par différentes équipes du réseau d’instrument GEOF de l’infrastructure de recherche REGEF. Cependant, à ce jour, aucune étude d’inter-comparaison n’existe sur cette méthode ce qui pose la question de la comparaison des résultats obtenus vis-à-vis des données de la littérature. Dans le cadre de l’atelier Pyrolyse du réseau GEOF, un exercice d’inter-comparaison a été mené, via le financement en 2023 d’un stage de M2 par Géosciences Rennes et REGEF. Les objectifs étaient d’évaluer (i) l’erreur analytique de la technique de THM-GC-MS ; (ii) la répétabilité des résultats pour un échantillon de sol analysé dans un laboratoire et (iii) la reproductibilité des résultats d’un laboratoire à l’autre. Six échantillons de sol d’écosystèmes différents (forêt de chêne, forêt de pin, charbonnière, urbain, agricole et tourbe) ont été sélectionnés. Chaque échantillon a été analysé 5 fois dans 5 laboratoires (Géosciences à Rennes, GéoRessources à Nancy, Biogéosciences à Dijon, LEESU à Créteil et METIS à Paris). Chaque laboratoire a utilisé ses conditions afin de se mettre dans les conditions réelles de comparaison avec les données issues de la littérature. Cette étude a permis la création d’une base de données de spectres THM-GC-MS de 175 molécules représentatives de 6 familles : les acides dicarboxyliques de bas poids moléculaire, les acides et alcools gras, les sucres (acides aldoniques et furanes), les dérivés des lignines et tannins, les pyrroles et indoles, les acides aminés et dérivés de l’ADN. L’analyse des conditions analytiques de chaque laboratoire montre des similitudes (type de colonne, mode d’ionisation), mais aussi des différences (programme de température, température du pyrolyseur, temps de contact entre l’échantillon et TMAH). Les résultats phares de cette étude sont l’estimation de l’incertitude, de la répétabilité et de la reproductibilité des analyses. L’incertitude analytique moyenne est estimée à 26 ±10%. Au sein d’un laboratoire, la répétabilité des analyses varie d’un sol à un autre et d’une molécule à une autre (2 à 97%). La reproductibilité n’est pas toujours garantie d’un laboratoire à l’autre. Ainsi, pour les sucres, une diminution de la proportion moyenne des acides aldoniques et une augmentation de la proportion moyenne des furannes sont observées en fonction de la température de pyrolyse et des temps de contact entre le sol et le réactif, avec des conséquences sur le calcul du rapport déoxy C6/C5 classiquement utilisé pour déterminer l’origine microbienne ou végétale des sucres. A notre connaissance, il s’agit du premier exercice d’inter-comparaison réalisé sur la technique THM-GC-MS avec une estimation de l’incertitude globale analytique basée sur 150 chromatogrammes. Des études complémentaires ultérieures sur la variation d’un paramètre analytique clé dans les cinq laboratoires permettront d’évaluer plus précisément son impact sur les résultats.