Géochimie moléculaire

Géochimie moléculaire

Type d’appareil : Extracteur automatique
Marque et modèle : ASE 200 (Dionex) équipé d’un carrousel de 24 positions

Responsables techniques : Claude Le Milbeau et Jérémy Jacob
Correspondants scientifiques : Claude Le Milbeau et Jérémy Jacob

Principe : Extraction des lipides et/ou de polluants des sols, sédiments, végétaux par macération à chaud (100°C) et sous pression (70 bars) dans un mélange de solvants.
Objectifs : Extraction des lipides ou des polluants
Echantillons traités : Sols, sédiments, végétaux, roches, tourbes.
Pré-traitements : Séchage (à 40°C ou lyophilisation) et broyage des échantillons
Résultats obtenus : Extraits lipidiques.

Type d’appareil : Automate de SPE
Marque et modèle : Aspec GX271 (Gilson)

Responsables techniques : Claude Le Milbeau et Jérémy Jacob
Correspondants scientifiques : Claude Le Milbeau et Jérémy Jacob

Principe :

  • Adsoption de molécules organiques sur des phases spécifiques et désorption à l’aide d’un solvant organique
  • Séparation de molécules organiques sur colonne de silice par une séquence de solvants de polarité croissante

Objectifs :

  • Extraire et concentrer des molécules présentes dans des eaux
  • Séparer les lipides en différentes familles chimiques pour simplifier les analyses

Echantillons traités : Eaux et des extraits lipidiques de sols, sédiments, végétaux, roches, tourbes.
Pré-traitements : Extraction avec l’ASE 200
Résultats obtenus : Différentes fractions contenant une famille chimique de molécules

Type d’appareil : Chromatographe en Phase Gazeuse couplé à un spectromètre de masse (GC-MS)
Marque et modèle : Trace GC Ultra (GC) couplé à un TSQ Quantum XLS (MS) avec passeur d’échantillons AS3000 (Thermo).

Responsables techniques : Claude Le Milbeau et Jérémy Jacob
Correspondants scientifiques : Claude Le Milbeau et Jérémy Jacob

Principe : Séparation de molécules organiques par chromatographie phase en phase gazeuse puis identification et quantification par spectrométrie de masse
Objectifs : Identification et quantification de biomarqueurs moléculaires.
Echantillons traités : Sols, sédiments, roches, végétaux.
Pré-traitements : Extraction des lipides par ASE200, Séparation des extraits lipidiques totaux en fractions chimiques par Aspec GX271.
Résultats obtenus : Chromatogrammes, spectres de masse, concentration et diversité des biomarqueurs moléculaires dans les échantillons.

Avec canne d’introduction directe (Direct Insertion Probe, DIP et Direct Exposure Probe, DEP) : Spectres de masse d’extraits lipidiques totaux, spectres de masse de composés polaires et macromoléculaires purs.

Base de données de spectres de masse NIST 98 et Base de Données de l’OSUC. Nombreux standards (éthers méthyliques de triterpènes pentacycliques, méthoxyserratènes, acétates de triterpényles, triterpènes pentacycliques variés, alcanes, alcools, stérols, acides biliaires, HAP

Exemples de publications utilisant cet appareil

  • Dubois N., Jacob J., 2016.  Molecular Biomarkers of Anthropic Impacts in Natural Archives : A Review. Frontiers in Ecology and Evolution  4, article 92, 16 p.
  • Motuzaite-Matuzeviciute G., Jacob J., Telizhenko S., Jones M.K., 2016. Miliacin in palaeosols from an Early Iron Age in Ukraine reveal in situ cultivation of broomcorn millet. Archaeological and Anthropological Sciences 8, p.43-50.
  • Le Milbeau C., Lavrieux M., Jacob J., Bréheret J.G., Zocatelli R., Disnar J.R., 2013. Methoxy-serratenes in a soil under conifers and their potential use as biomarkers of Pinaceae. Organic Geochemistry 55, p.45-54.
  • Lavrieux M., Jacob J., Disnar J.R., Bréheret J.G., Le Milbeau C., Miras Y., Andrieu-Ponel V., 2013. Sedimentary cannabinol tracks the history of hemp retting. Geology 41, p.751-754.
  • Lavrieux M., Bréheret J.G., Disnar J.R., Jacob J., Le Milbeau C., Zocatelli R., 2012. Preservation of an ancient grassland biomarker signature in a forest soil from the French Massif Central. Organic Geochemistry 51, p.1-10.
  • Zocatelli R., Jacob J., Turcq B., Boussafir M., Sifeddine A., Bernardes M.C., 2010. Biomarker evidence for recent turf cultivation in Northeast Brazil (Lagoa do Boqueirão, RN). Organic Geochemistry  41, p.427-430.
  • Jacob J., Disnar J.R., Boussafir M., Spadano Albuquerque A.L., Sifeddine A., Turcq B., 2005. Pentacyclic triterpene methyl ethers in recent lacustrine sediments (Lagoa do Caçó, Brazil). Organic Geochemistry 36, p.449-461.

Type d’appareil : Chromatographe en phase gazeuse couplé à un spectromètre de masse de rapport isotopique
Marque et modèle : Thermo Trace GC Ultra, couplé à un passeur d’échantillon AS3000, à un GC ISOLINK (Thermo), à un CONFLO IV (Thermo) et à un spectromètre de masse de rapport isotopique Thermo Delta V Advantage

Responsables techniques : Claude Le Milbeau et Jérémy Jacob
Correspondants scientifiques : Claude Le Milbeau et Jérémy Jacob

Principe : Séparation d’une fraction lipidique par GC, conversion des molécules organiques en gaz (CO/CO2/H2) et analyse de ces gaz par spectrométrie de masse à rapports isotopiques.

Objectifs : Détermination de la composition isotopique en H (δ2H), C (δ13C) ou O (δ18O) de biomarqueurs moléculaires.

Echantillons traités : Extraits lipidiols, sédiments, roches, végétaux.
Pré-traitements : Extraction des lipides par ASE200, Séparation des extraits lipidiques totaux en fraction chimiques par Aspec GX271.

Résultats obtenus : Chromatogramme et compositions isotopique (δ2H, δ13C et δ18O) de biomarqueurs moléculaires

Exemples de publications utilisant cet appareil

  • Berdagué P., Lesot P., Jacob J., Terwilliger V.T., Le MilbeauC., 2016. Contribution of NAD 2D-NMR in liquid crystals to the determination of hydrogen isotope profile of methyl groups in miliacin. Geochimica et Cosmochimica Acta 173, p.337-351.
  • Terwilliger V.T., Eshetu Z., Disnar J.R., Jacob J., Adderley PW., Huang Y.S., Alexandre M., Fogel M.L., 2013. Environmental changes and the rise and fall of civilizations in the northern Horn of Africa : an approach combining δD analyses of land-plant derived fatty acids with multiple proxies in soil. Geochimica et Cosmochimica Acta 111, p.140-161.
  • Garel S., Schnyder J., Jacob J., Dupuis C., Boussafir M., Le Milbeau C., Storme J.Y., Iakovleva A.I., Yans J., Baudin F., Fléhoc C., Quesnel F., 2013. Paleohydrological and paleoenvironmental changes recorded in terrestrial sediments of the Paleocene-Eocene boundary (Normandy, France). Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 376, p.184-199.
  • Terwilliger V.T., Jacob J., 2013. Introduction : Hydrogen isotopes as environmental recorders. Geochimica et Cosmochimica Acta 111, p.1-4.
  • Bossard N., Jacob J., Claude Le Milbeau, Elisabeth Lallier-Vergès, Valery T. Terwilliger, Rachel Boscardin. Variation in δD values of a single, species‐specific molecular biomarker : a study of miliacin throughout a field of broomcorn millet (Panicum miliaceum L.). Rapid Communications in Mass Spectrometry  25, p.1-9.
  • Jacob J., 2004. Water balance over the last 20,000 yrs in North-Eastern Brazil. Insights from the δD variations of fatty acids from a lacustrine series (Lagoa do Caçó). EAOG Newsletter 18, p.6-10.

Type d’appareil : Chromatographe en phase gazeuse
Marque et modèle : Autosystem XL (Perkin Elmer) équipé d’un injecteur split/splitless et d’un détecteur FID (x2)

Responsable technique : Nathalie Lottier
Correspondants scientifiques : Claude Le Milbeau et Jérémy Jacob

Principe : Séparation de molécules organiques en phase gazeuse et détection/quantification par un détecteur à ionisation de flamme

Objectifs : Identifier et quantifier les lipides (ex. alcènones)

Echantillons traités : Extraits de sols, sédiments, végétaux, roches, tourbes.

Pré-traitements : Extraction des lipides par ASE200, Séparation des extraits lipidiques totaux en fraction chimiques par Aspec GX271. Dérivation nécessaire pour les acides et les alcools

Résultats obtenus : Chromatogrammes et abondance des lipides.

Type d’appareil : Pyrolyseur couplé à un chromatographe en phase gazeuse et à un spectromètre de masse
Marque et modèle : Pyrolyseur CDS Pyroprobe 5150 couplé à une GC Trace Thermo et à un spectromètre de masse Polaris Q (Trappe à ions)

Responsables techniques : Claude Le Milbeau et Jérémy Jacob
Correspondants scientifiques : Claude Le Milbeau et Jérémy Jacob

Principe : Pyrolyse de sols/sédiments/végétaux, séparation des pyrolysats par CPG, identification et quantification par spectrométrie de masse

Objectifs : Caractérisation de la matière organique insoluble par pyrolyse flash ou par rampe de température

Echantillons traités : Sols, sédiments, végétaux, roches, tourbes.

Pré-traitements : Séchage et broyage de l’échantillon. Pyrolyse assisté par TMAH.

Résultats obtenus : Chromatogrammes, spectres de masse, abondance des phénols issus de la lignines, des acides, des sucres.

Exemples de publications utilisant cette technique :

  • Drouin S., Boussafir M., Robert J.L., Albéric P., Durand A., 2010. Carboxylic acid sorption on synthetic clays in marine water : in vitro experiments and implications for organo-clay behavior under marine conditions. Organic Geochemistry 41, p.192-199.
  • Mahamat Ahmat A., Boussafir M., Le Milbeau C., Guégan R., Valdès J., Guiǹez M., Le Forestier L., 2016. Organic matter-clay interaction along a seawater column of the Eastern Pacific upwelling system (Antofagasta bay, Chile) : Implications for source rock organic matter preservation. Marine Chemistry 179, p.23-33.

Type d’appareil : Chromatographie Liquide Haute Performance (HPLC)
Marque et modèle : Spectra System P1000 (Thermo)

Responsable technique : Nathalie Lottier
Correspondant scientifique : Pascale Gautret

Principe : Séparation de molécules organiques en phase liquide puis détection par ampérométrie pulsée

Objectifs : Identifier et quantifier les sucres

Echantillons traités : Extraits aqueux de sols, sédiments, végétaux, roches, tourbes, fluide palléal.

Pré-traitements : Extraction à l’acide et extraction à l’eau. Pas de dérivation nécessaire

Résultats obtenus : Chromatogrammes et abondance de sucres.

Type d’appareil : Chromatographie Liquide Haute Performance (HPLC)
Marque et modèle : Spectra System P4000 (Thermo)

Responsable technique : Nathalie Lottier
Correspondant scientifique : Pascale Gautret

Principe : Séparation de molécules organiques en phase liquide puis détection UV (190 -> 300 nm)

Objectifs : Identifier et quantifier les acides aminés

Echantillons traités : Sols et solutions de sols, tourbes, végétaux, sédiments, biocarbonates, tapis microbiens.

Pré-traitements : Extraction à l’acide fort (HCl) puis neutralisation. Dérivation par ajout d’un chromophore. Cet appareil peut également fonctionner par gel filtration pour la collecte de fraction de divers poids moléculaires.

Résultats obtenus : Chromatogrammes et abondance des acides aminés

Exemple de publications :

Type d’appareil : Chromatographe en phase liquide couplé à un spectromètre de masse de rapport isotopique
Marque et modèle : HPLC Surveyor (Thermo) équipé d’un passeur d’échantillon Surveyor, couplé à un LC ISOLINK (Thermo) et couplé à un spectromètre de masse de rapport isotopique Thermo Delta V Advantage

Correspondant scientifique : Pascale Gautret

Principe :

  • Séparation de molécules par polarité (phase inverse) ou par taille (gel filtration), conversion chimiques des molécules organiques en CO2 et analyse du CO2 par spectrométrie de masse de rapport isotopique.
  • Conversion de la matière (in)organique dissoute en CO2 et analyse du CO2 par spectrométrie de masse de rapport isotopique

Objectifs : détermination du δ13C de sucres, protéines, de la matière organique dissoute

Echantillons traités : Eaux, extraits de sols, de végétaux.

Pré-traitements : Extraction à l’acide et extraction à l’eau, filtration.

Résultats obtenus : Chromatogramme et composition isotopique de biomarqueurs moléculaires ou de la matière organique dissoute

Exemple de publications :

  • Albéric P., 2011. Liquid chromatography/mass spectrometry stable isotope analysis of dissolved organic carbon in stream. Rapid Communications in Mass Spectrometry 25, p.1-7.
  • Lloret E., Dessert C., Buss H.L., Chaduteau C., Huon S., Albéric P., Benedetti M.F., 2016. Sources of dissolved organic carbon in small volcanic mountainous tropical rivers, examples from Guadeloupe (French West Indies). Geoderma 282, p.129-138.
  • Gogo S., Albéric P., Laggoun-Défarge F., Binet S., Aurouet A., 2012. Spatial and temporal variations of dissolved organic carbon and inorganic carbon concentrations and δ13C in a peatland-stream continuum : implications of peatland invasion by vascular plants. Biogeosciences Discussions, European Geosciences Union 9, p.3515-3544.
  • Lloret E., Dessert C., Gaillardet J., Albéric P., Crispi O., Chaduteau C., Bennedetti M.F., 2011. Comparison of dissolved inorganic and organic carbon yields and fluxes in the watersheds of tropical volcanic islands, examples from Guadeloupe (French West Indies). Chemical Geology 280, p.65-78.

Type d’appareil : Chromatographe en phase gazeuse
Marque et modèle : Autosystem XL (Perkin Elmer) équipé d’un injecteur split/splitless et d’un détecteur FID et d’un passeur d’échantillon

Responsables techniques : Nathalie Lottier et Claude Le Milbeau
Correspondant scientifique : Claude Le Milbeau

Principe : Séparation de molécules organiques en phase gazeuse et détection par un détecteur à ionisation de flamme

Objectifs : Identifier et quantifier les sucres (après dérivation)

Echantillons traités : Extraits de sols, sédiments, végétaux, roches, tourbes, eaux.

Pré-traitements : Extraction à l’acide et extraction à l’eau. Dérivation nécessaire

Résultats obtenus : Chromatogrammes et abondance de sucres ou des lipides.

Type d’appareil : Chromatographie Liquide Haute Performance (HPLC)
Marque et modèle : HPLC Alltech avec détecteur UV VUV-14D

Responsable technique : Nathalie Lottier
Correspondant scientifique : Pascale Gautret
Principe : Séparation de molécules organiques en phase liquide puis détection UV (190 -> 300 nm)

Objectifs :

  • Dessalement d’échantillons aqueux après décarbonatation, par exemple.
  • Quantification de traceurs dans les solutions du sol (bromures / fluorobenzoates)

Echantillons traités : Sols et solutions de sols, eaux.Pré-traitements : filtration

Résultats obtenus : Chromatogrammes et abondance des traceurs

Type d’appareil : Spectrophotomètre UV-Visible
Marque et modèle : Evolution 220 (Thermo) équipé d’un passeur d’échantillon thermostaté par effet Peltier

Responsable technique :
Correspondant scientifique : Régis Guégan

Principe : un échantillon va être soumis à un rayonnement situé dans l'ultraviolet (100 - 400nm) ou dans le visible (400-750nm). Le rayonnement absorbé par l'échantillon va être mesuré.

Objectifs :

  • dosage de polluants dans l’eau après interaction avec des argiles,
  • dosage de la quantité globale de sucre (méthode de Dubois),
  • mesure de l'aromaticité de la matière organique (SUVA)

Echantillons traités : eaux (naturelles ou issues d'expériences de simulation), extraits aqueux, ...

Pré-traitements : filtration ou réaction avec phénol et acide sulfurique dans le cas de la méthode de Dubois

Résultats obtenus : spectre UV, calcul de concentration grâce à la loi de Beer-Lambert.