Article original

Profil métallique tissulaire par ICP-MS chez des sujets décédés

ICP-MS metals distribution in tissues of deceased individuals

¹ Laboratoire de pharmacocinétique et de toxicologie cliniques, Groupe Hospitalier du Havre, BP 24, 76083 Le Havre Cedex, France
² Faculté de Médecine et de Pharmacie, 22 boulevard Gambetta, 76183 Rouen Cedex, France

^* Correspondance : Jean-Pierre Goullé, Tél. 0232733223, Fax 0232733238, jgoulle@ch-havre.fr

Reçu : 13 Octobre 2009
Accepté : 23 Décembre 2009

Résumé

Objectif : La surveillance biologique et la recherche d’une exposition à des métaux ou à des métalloïdes font habituellement appel à leur dosage dans le sang et les urines. Cependant, en médecine légale, ces milieux ne sont pas toujours disponibles, il est de ce fait nécessaire d’utiliser d’autres prélèvements. Si les cheveux et les ongles sont des biomarqueurs permettant de mettre en évidence une exposition au long cours, ils peuvent être le siège d’une contamination externe. Aussi, il nous a semblé intéressant d’étudier la distribution des métaux dans les tissus. Méthode : À l’occasion d’une autopsie, nous avons réalisé le dosage de 34 éléments dans les principaux tissus : Li, Be, B, Al, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Rb, Sr, Mo, Pd, Ag, Cd, Sn, Sb, Te, Ba, La, Gd, W, Pt, Hg, Tl, Pb, Bi, U, chez 21 sujets des deux sexes âgés de 19 à 57 ans. Les dosages ont été réalisés par plasma à couplage inductif équipé d’un détecteur de masse sur des échantillons congelés de divers organes : cerveau, cœur, rein, foie, poumon et muscle. Cinq cents milligrammes de tissus sont minéralisés à 70 °C avec de l’acide nitrique pur. Le minéralisat est dilué avant analyse (acide nitrique, butanol et triton) en présence d’étalons internes (indium et rhodium). Du foie de bœuf d’origine chinoise dont les concentrations de métaux sont certifiées et des cheveux provenant de l’Institut national desanté publique du Canada comportant de nombreuses valeurs de référence ont été analysés. Les résultats obtenus dans les biopsies de foie et de peau dans un cas de fibrose systémique néphrogénique (FNS) sont présentés. Résultats : La linéarité est excellente dans une large gamme de concentrations avec une pente supérieure à 0,999 pour tous les éléments. Les limites de détection sont comprises entre 8 μg/g (U) et 30 ng/g (B). La fidélité intermédiaire et la reproductibilité sont respectivement inférieures à 5 % et 10 %. Tous les éléments présentent une distribution log-normale. La répartition de nombreux métaux est homogène dans les différents organes (B, U, Ni). Des concentrations élevées de Cd sont constatées dans le rein alors qu’elles sont beaucoup plus faibles dans les autres tissus. Les organes à fonction métabolique contiennent les teneurs les plus importantes de quelques éléments (Mn, Mo). Pour l’Al, les concentrations les plus fortes sont retrouvées dans le poumon, organe en contact avec le milieu extérieur. Ces résultats sont comparés aux rares données de la littérature. Le premier cas rapporté de NSF montre une teneur hépatique en Gd 20 000 fois plus élevée que celles obtenues chez des sujets décédés. En toxicologie judiciaire, le dosage des métaux et des métalloïdes dans les tissus est d’un intérêt majeur dans un certain nombre de circonstances pour documenter le décès : liquides biologiques non disponibles, soins de conservation. Conclusion : Le dosage multi-élémentaire dans les tissus par ICP-MS constitue un marqueur d’exposition aux métaux ou aux métalloïdes très utile avec de nombreuses applications cliniques et médico-légales, à la recherche d’une exposition professionnelle, environnementale, domestique, médicale ou criminelle.

Abstract

Objective: Metal and metalloid determination in blood and urine is the most common application of biological monitoring for screening and diagnosis of these elements exposure. Hair and nail are of interest as a cumulative biomarker of long term exposure but they may be affected by exogenous contamination. Moreover, in some forensic cases, when blood and urine are not available it would be extremely useful to document metal distribution in deep tissues. Method: To obtain the usual values of 34 elements in the normal human body, the amounts of Li, Be, B, Al, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Rb, Sr, Mo, Pd, Ag, Cd, Sn, Sb, Te, Ba, La, Gd, W, Pt, Hg, Tl, Pb, Bi, U, were determined in 21 female and male human cadavers, whose ages ranged from 19 to 57 years. Inductively coupled plasma-mass spectrometry (ICP-MS) was used for frozen autopsied human organs samples (brain, heart, kidney, liver, lung, and muscle). Five hundred milligrams of tissues were digested at 70 °C with pure nitric acid and diluted (nitric acid, butanol, and triton) before analysis. Indium and rhodium were used as internal standards. Chinese bovine liver certified material and hair reference material from the Canadian Institut national de santé publique were employed to ensure optimal quality of the analysis. As an application of this multi-elementary tissue determination, the results obtained from a liver biopsy are presented in a case of gadolinium nephrogenic systemic fibrosis (Gd-NSF). Results: Linearity was excellent within a wide range with a slope higher than 0.999 for all the elements. Detection limits ranged from 8 pg/g for uranium to 30 ng/g for boron. The intra-assay and the inter-assay inaccuracies, measured as the variation coefficient were below 5% and 10% respectively. All elements showed log-normal distribution. Distribution of numerous metals in the human body was almost as uniform as B, V, Ni. Very large quantities of Cd were found in the kidney. Metabolic organs contained the highest level of some elements as Mn, Mo. Concentration of Al was greatest in the lung, tissue exposed to the exterior. These results are discussed and compared to the limited literature data. As an application, in the first French Gd-NSF case we reported, the liver Gd content was 20000 times higher than the normal concentration. For forensic toxicology, metal and metalloid tissue analyses are also of major interest in many circumstances to document death: body fluids not available, embalmed body. Conclusion: Tissue ICP-MS multi-elementary determination is a very useful metal or metalloid biomarker with various forensic and clinical applications: criminal, occupational, environmental, domestic or medical exposure to these elements.