Présentation
Auteur(s)
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Éric ELIOT : Chef de la Section d’Analyse et d’Instrumentation SpectrométriqueCentre d’études de Saclay DPE
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René LÉTOLLE : Professeur émérite à l’université Pierre et Marie Curie (Paris VI) Laboratoire de Biogéochimie isotopique
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Étienne ROTH : Professeur honoraire au Conservatoire National des Arts et MétiersCentre d’études de Saclay SPAM
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Lire l’articleINTRODUCTION
L‘analyse des isotopes stables est utilisée de façon croissante dans de nombreux domaines dont les principaux sont la biochimie et la pharmacologie, l’environnement, la géochimie et la cosmochimie.
La justesse et la sensibilité accrues des mesures donnent accès à la détermination de mécanismes de réactions dans les sciences du vivant, à des datations précises, à des analyses d’ultratraces, tandis que des procédés de visualisation permettent d’étudier des diffusions dans les solides, ou, in vivo, de suivre des mouvements de fluides dans des être vivants.
Les techniques de mesure des isotopes stables, notons-le, s’appliquent aussi aux isotopes radioactifs, moyennant les protections nécessaires, et si leur vie n’est pas trop brève. Après avoir donné la nécessaire introduction sur ce que sont, et comment varient, les abondances isotopiques naturelles, nous décrivons, en premier, contrairement à l’habitude, les applications permises par les mesures isotopiques ; en effet, c’est en fonction du but recherché que le choix de l’une des méthodes d’analyse doit être fait.
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VERSIONS
- Version courante de mars 2014 par Frédéric CHARTIER, Hélène ISNARD, Anthony NONELL
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3. Méthodes de mesure
3.1 Introduction
Il y a deux sortes d’utilisation des isotopes : celles qui demandent des mesures de rapports d’isotopes et celles où l’identification d’éléments, ou de molécules, marqués suffit.
Pour la mesure des rapports isotopiques d’éléments possédant plusieurs isotopes (jusqu’à dix pour l’étain), la spectrométrie de masse , sous l’une ou l’autre de ses variantes, est la méthode qui est toujours applicable et procure les meilleures justesse, précision et sensibilité, d’où son emploi quasi exclusif pour les problèmes de géochimie et de l’industrie nucléaire .
Pour le suivi d’un isotope en biologie, la RMN s’impose le plus souvent.
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Couplée avec une chromatographie, la spectrométrie de masse permet d’identifier et de doser des molécules organiques de masse moléculaire élevée, jusqu’à 150 000, isotopiquement modifiées, dans des mélanges complexes dont les chromatographies séparent suffisamment les constituants pour limiter leurs interférences dans les spectres de masse.
Ce n’est qu’exceptionnellement que la chromatographie seule peut permettre l’analyse isotopique : nous ne la citerons que dans le cas de la chromatographie gaz-solide utilisée pour les isotopes de l’hydrogène à l’état gazeux.
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La résonance magnétique nucléaire est utilisée pour identifier et suivre les molécules marquées dans les milieux biologiques, et, à l’intérieur des molécules, elle permet de localiser les isotopes. Elle ne permet de détecter que ceux qui possèdent un spin nucléaire non nul (voir table de Mendeleïev), mais, comme ils comprennent H, D, T, 13C etc. on l’emploie intensément en biologie et pharmacologie. Elle permet, mais plus difficilement, la mesure de certains rapports isotopiques. Dans le cas de l’hydrogène, cela conduit à des applications (détermination de l’origine de certains produits naturels).
Les deux méthodes précédentes permettent d’obtenir des images de répartition des isotopes : la spectrométrie de masse sur des préparations solides de quelques millimètres de diamètre, la RMN dans des volumes qui peuvent atteindre celui du corps humain.
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Les méthodes optiques...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - LÉTOLLE (R.), MARIOTTI (A.), BARIAC (T.) - Isotopes stables : applications. - Aditech 96 Bd Blanqui 13e Paris (1991). Référence d’un rapport publié sous les auspices du ministère de la Recherche, contenant les références les plus complètes sur les sujets abordés dans le présent chapitre. La bibliographie y est arrêtée vers mars 1991.
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(2) - ROTH (E.) - Chimie nucléaire appliquée. - Masson, Paris (1968).
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(3) - ROTH (E.), POTY (B.) - Nuclear methods of dating. - Kluwer (1989). [Édition française, avec la collaboration de Ménager M.T. : Méthodes de datation par les phénomènes naturels : applications. Masson (1985)].
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(4) - International Union of Pure and Applied Chemistry - Isotopic compositions of the elements - 1989 dans Pure and Appl. Chem. Vol. 63 No 7 p. 991-1002 (1991). (Ces tables de compositions isotopiques, auxquelles sont annexées des listes très complètes de références, sont mises à jour tous les deux ans).
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(5) - MARTIN (G.L.) - * - dans...
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