Valeurs usuelles des métaux et métalloïdes dans le sang total et les urines par ICP-MS chez cinquante-quatre sujets décédés

Whole blood and urine ICP-MS metal and metalloid determination : usual values found in fifty-four cadavers

¹ Laboratoire de pharmacocinétique et de toxicologie Cliniques, Groupe Hospitalier du Havre, BP 24, 76083 LE HAVRE CEDEX
² Laboratoire de Biochimie, Groupe Hospitalier du Havre, BP 24, 76083 LE HAVRE CEDEX

Auteur de correspondance : jgoulle@ch-havre.fr

Reçu : 5 Février 2007
Accepté : 8 Mars 2007

Résumé

Chez un quart des sujets pour lesquels une autopsie médicolégale est demandée, une cause toxique de décès est identifiée. La recherche des causes toxiques de la mort fait appel à des techniques chromatographiques couplées : barrette de diodes, spectrométrie de masse. Il s'agit de méthodes très performantes pour de nombreux xénobiotiques organiques (médicaments, pesticides, substances variées), mais elles ne permettent pas de mettre en évidence des poisons minéraux. Pour ces derniers, un certain nombre d'analyses spécifiques, longues et fastidieuses sont nécessaires avec au minimum les dosages des cyanures et du lithium dans le cadre de l'expertise toxicologique de référence. Parmi les investigations complémentaires, la mesure des métaux et des métalloïdes est le plus souvent effectuée par spectrométrie d'absorption atomique en mode monoélémentaire. Aussi nous proposons le dosage simultané d'une trentaine de métaux et métalloïdes dans les prélèvements autopsiques sanguins et urinaires par plasma à couplage inductif relié à un spectromètre de masse (ICP-MS) pour rechercher une exposition à l'un de ces éléments. Les mesures sont réalisées sur spectromètre X7CCT Thermo Elemental (ThermoOptek, Courtabœuf, France), équipé d'un passeur d'échantillon et du logiciel PlasmaLab selon une technique déjà décrite. Trente et un éléments sont quantifiés simultanément dans du sang prélevé sur fluorure et dans les urines : Li, Be, B, A1, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Br, Rb, Sr, Mo, Pd, Ag, Cd, Sn, Sb, Te, Ba, W, Pt, Hg, Tl, Pb, Bi, U. Le vanadium est le trente deuxième élément mesuré dans les urines. La détermination du brome est effectuée de manière semi-quantitative. Les dosages sont réalisés dans le sang total et les urines selon la méthode des ajouts dosés par dilution des échantillons en milieu acide en présence de butanol et de triton. Des valeurs fréquentes dans nos conditions de recueil sont établies chez des sujets dont le décès n'est pas imputable à l'un de ces minéraux. L'impact des contenants sur les résultats obtenus a également été évalué. La validité des résultats est garantie par la participation de notre laboratoire au contrôle de la qualité par ICP-MS dans le sang total, les urines et les cheveux, organisé par l'institut National de Santé Publique du Québec (Sainte-Foy, Canada). Les limites de détection et de quantification calculées sont excellentes et les scores obtenus au contrôle de qualité sont bons. Les valeurs fréquentes dans le sang total et les urines de 54 sujets décédés sont établies pour l'ensemble des éléments. Les applications sont nombreuses : le dosage multiélémentaire permet au cours d'une même analyse de rechercher une exposition à des poisons métalloïdiques ou métalliques (As, Tl), à des métaux lourds (Pb, Cd, Hg), à des métaux variés (Al, Co, Ni, Mo, W), à des médicaments (Li, Pt, Bi, Al), à des pesticides (As, Pb, Br, Al, Ba, Hg, Se, Cu), à des bombes fumigènes (Zn, Al), à des halogénures (Br, I), à des lanthanides (Ce, La, Gd), ou à des uranides (Th, U). L'intérêt de la détermination du strontium et du brome dans le diagnostic de noyade en milieu contaminé par ces éléments est rappelé. La technique est également applicable à d'autres matrices biologiques : cheveux et ongles en particulier. L'ICP-MS offre ainsi des perspectives réellement nouvelles en toxicologie médico-légale. Le dosage multiélémentaire des métaux et métalloïdes devrait donc être réalisé dans tous les cas de décès inexpliqués par l'autopsie et pour lesquels l'expertise toxicologique de référence s'avère négative.

Abstract

Toxicology is considered a major topic in the field of forensic sciences. Toxicological analysis has made significant advances using chromatographic techniques, i.e. gas and liquid chromatography coupled to mass spectrometry, or liquid chromatography with diode array detector. These methods are excellent for many organic xenobiotics (drugs, pesticides, other organic substances), but are not suitable for minerals like cyanide or lithium. The standard atomic absorption spectrophotometry techniques are tedious to use, particularly when a vast number of elements are concerned. In recent years, the ICP-MS method has been extensively developed due to new high performance equipment. A thirty two multi-elementary ICP-MS method is proposed for forensic blood and urine samples to detect pathologic exposure to these elements. The ICP-MS measurements were performed using a thermo Elemental X7CCT series and PlasmaLab software. In this procedure thirty-one elements are simultaneously quantified in fluoride whole blood and urine : Li, Be, B, A1, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Br, Rb, Sr, Mo, Pd, Ag, Cd, Sn, Sb, Te, Ba, W, Pt, Hg, Tl, Pb, Bi, U. Semi-quantitative bromide analysis is also assessed and vanadium determination is added to urine. Whole blood and urine analysis were performed using a standard addition procedure after acid dilution with butanol and triton. Frequent values were established in fifty four deceased biological fluids. As regards the urine samples, the results were corrected after enzymatic creatinine determination. Various types of blood collections were tested. Global performance was evaluated by a specific quality control program. Our laboratory is a registered participant of the National Institute of Public Health of Quebec (Institut National de Santé Publique du Quebec) Sainte-Foy, Canada, inter-laboratory comparison program for whole blood, urine and hair. The limits of detection and the limits of quantitation were considered excellent and the quality control scores good. Usual values for the 54 deceased are presented. Multi-elementary analysis in a single run is most useful for exposure evaluation to poisons (As, Tl), heavy metals (Pb, Cd, Hg), various metals (Al, Co, Ni, Mo, W), drugs (Li, Pt, Bi, Al), pesticides (As, Pb, Br, Al, Ba, Hg, Se, Cu), fumigant bombs (Zn, Al) or halogens (Br, I), lanthanides (Ce, La, Gd) or uranides (Th, U). The interest of strontium and bromide determinations for death by drowning is mentioned. This multi-elementary procedure is applicable to other matrix like hair or nails. ICP-MS multi-elementary biological matrices should be routinely performed for all unexplained death.