Spéciation de l'arsenic dans la salive et l'urine humaines après exposition professionnelle

Arsenic speciation in human saliva and urine after occupational exposure

Surveillance Biologique, INRS, Centre de Recherche, BP 27, 54500 Vandoeuvre, France

Reçu : 10 Mai 2001
Accepté : 20 Juin 2001

Résumé

La surveillance biologique des personnes exposées professionnellement aux composés de l'arsenic (As) est basée sur la mesure de la concentration urinaire de cet élément. Toutefois, l'utilisation de l'arsenic urinaire comme indicateur biologique d'exposition, nécessite que soit faite la distinction entre, d'une part les composés organiques, non toxiques, d'origine alimentaire, tels que l'arsénobétaïne et l'arsénocholine et d'autre part, les formes inorganiques et organiques toxiques, à savoir, arsénites (As³⁺), arsénates (As⁵⁺), monométhylarsonate (MMA) et diméthylarsinate (DMA), d'origine iatrogène, professionnelle ou environnementale. La pratique actuelle consiste à distinguer les composés d'origine alimentaire ou non alimentaire. La méthode élaborée a pour objectif d'individualiser, à des fins de recherche, les composés inorganiques (As³⁺, As⁵⁺), les métabolites organiques (MMA, DMA) et les composés d'origine alimentaire (arsénobétaïne, arsénocholine). Cela a été réalisé par chromatographie d'échange d'ions pour l'urine et la salive, en combinant deux résines, une cationique et une anionique. La méthode est directe, sans prétraitement pour les échantillons d'urine et de salive. Quatre élutions successives permettent d'individualiser 5 fractions, As³⁺, As⁵⁺, MMA, DMA et As alimentaire. Après séparation des différentes espèces d'arsenic, l'analyse des fractions a été réalisée par spectrophotométrie d'absorption atomique électrothermique avec correction de fond par effet Zeeman et modifieur de matrice. Les méthodes décrites ont été adaptées à l'urine et à la salive à partir d'une méthode développée par Grabinski (1981) pour la spéciation dans l'eau. Elles ont été validées par l'évaluation de leurs critères de qualité sur l'eau surchargée en espèces chimiques et sur l'urine et la salive humaines, natives et surchargées des mêmes espèces chimiques. La technologie analytique utilisée, permet d'atteindre des sensibilités voisines de 9 µg/l pour 0,0044 unités d'absorbance.sec^-1. Les limites de détection (définies à 3 écarts-types de la mesure du blanc), sont de 20,3, de 18,3, 20,4 et 13,0 µg/l, respectivement pour As total urinaire, As total salivaire, As urinaire non alimentaire et As dans les fractions éluées par chromatographie. Ces limites de détection sont inférieures aux valeurs de référence moyennes, et comparées à la valeur limite biologique urinaire de 50 µg/g de créatinine, elles permettent le suivi biologique des personnes exposées.

Abstract

Arsenic speciation in human saliva and urine after occupational exposure François BARUTHIO, Benoît RIEGER, Patrick BIETTE, Francis PIERRE The urinary excretion of absorbed or inhaled arsenic mainly in the urine is used in the biological monitoring of occupational exposure to arsenic compounds. When assessing potential hazards of arsenic inorganic and organic chemical forms there is a need for analytical methods that are able to discriminate between the different chemical forms. Speciation of arsenic is of particular interest. The inorganic arsenic species are methylated in the biological systems. Arsenite (As III) is the most toxic form and is suspected to be a human carcinogen. Arsenate (As V) is also relatively toxic, while the methylated forms monomethylarsonic acid (MMA) and dimethylarsinic acid (DMA) are less toxic. The organic compounds such as arsenobetaine and arsenocholine, often present in seafood, are non-toxic. Several analytical procedures for arsenic compounds have been reported. The most commonly used technique is the application of chromatography for the separation and various detection systems. The method developped in this work aims to quantify, for research studies, the inorganic compounds (As³⁺, As⁵⁺), the organic metabolites (MMA, DMA) and the seafood origin compounds (arsenobetaine, arsenocholine). That was carried out by ion exchange chromatography for urine and saliva, by combining cationic and anionic resins. The method is direct, without pretreatment for the urine and saliva samples. Four successive elutions allow to separate 5 species, As³⁺, As⁵⁺, MMA, DMA and food As. After separation of the arsenic chemical species, the analysis of the fractions is performed by electrothermal atomic absorption spectrometry with Zeeman background correction and matrix modifier. The described methods are adapted to urine and saliva from a method developed by Grabinski (1981) for As speciation in tap water. The methods are validated by evaluation of their quality criteria on water spiked with the five arsenic species at a first time and human urine and saliva, spiked with the same chemical species at a second time. This analytical technology reaches sensitivities close to 9 µg/l for 0,0044 units of absorbance per second. The detection limits (defined by 3 standard deviations of blank measurements) are 20,3, 18,3, 20,4 and 13,0 µg/l, respectively for urinary total As, salivary total As, urinary nonfood As and As after chromatographic separation. These detection limits are lower than the average reference values. Compared to the urinary biological exposure indice value of 50 µg/g of creatinin, they allow the biological monitoring of the exposed persons.