Manuscrit - laboratoire PROTEE - Université du Sud - Toulon - Var

La matière organique naturelle (MON) est présente dans tous les environnements. Elle joue un rôle
important dans la circulation des éléments chimiques en général et du carbone en particulier. Elle
intervient, entre autres, dans le recyclage par les microorganismes de certains éléments comme
l’azote, le soufre, et le phosphore. La MON sert également de nourritures aux microorganismes. Elle
regroupe deux catégories de molécules : les biopolymères et les géopolymères. Les biopolymères
peuvent être des acides aminés, des protéines, des lipides ou des sucres, par exemple. Les
géopolymères résultent, quant à eux, de la dégradation ou de l’association de biopolymères.
La MON interagit également avec les cations et favorise, en partie, le transport des métaux lorsqu’ils
sont associés à la MON (complexation). Les métaux ainsi complexés peuvent voir aussi leur toxicité
modifiée par rapport à leurs formes inorganiques. Cette modification de la forme chimique de
métaux est importante car elle permet l’assimilation du métal par les organismes vivants. La MON
joue aussi un rôle de tampon dans le contrôle du pH dans certains environnements, ainsi que dans les
processus d’oxydo-réduction de l’environnement.
L’étude de la MON se fait par le biais de différentes techniques. Citons entre autres, la
pyrolyse-GC-MS, les techniques isotopiques, la spectroscopie infrarouge (IR), la résonance
magnétique nucléaire (RMN) et la spectrofluorimétrie. La pyrolyse-GC-MS consiste à mesurer les
composés de dégradation de la MON, les techniques isotopiques fournissent des informations sur les
différents isotopes présents dans la MON, la spectroscopie IR et la RMN permettent d’identifier les
fonctions moléculaires ou parfois des fragments de structure. La spectrofluorimétrie, qui est une des
techniques utilisées dans le laboratoire PROTEE permet, quant à elle, d’analyser la MON en
conservant sa concentration naturelle et de manière non destructive. Cette technique reste
performante même si la concentration en matière organique fluorescente est faible, car la
fluorimétrie permet la mesure de spectres d’émission même pour de très faible quantités de MON.
Depuis 1963, la spectrofluorimétrie d’émission progresse puisque les premières mesures de
fluorescence se limitent à l’intensité dépendant d’un couple de longueurs d’onde d’excitation et
d’émission fixes (mesure 1D). Dans les années 70 et 80, la technique permet la mesure de spectres
d’émission à longueur d’onde d’excitation fixe, ou bien la mesure de spectres d’excitation à
longueur d’onde d’émission fixe, ou encore la mesure de spectres synchrones : on parle alors de
spectres 2D. En 1988, on mesure pour la première fois une matrice d’excitation et d’émission
(MEEF). Ces matrices sont également qualifiées de spectres 3D ou encore de signaux de
luminescence totale.
A la fin des années 80 et au début des années 90, l’analyse des MEEF est très simple : elle consiste à
repérer les maxima locaux de l’intensité de fluorescence (ou pics) en fonction des longueurs
d’excitation et d’émission (« peak-picking »). Très rapidement, l’application de cette technique aux
MEEF mesurées est à l’origine d’un nombre conséquent de pics inventoriés par les auteurs. Malgré
la subjectivité du repérage des pics, on peut constater que certains entre eux sont toujours situés dans
les mêmes domaines spectraux. Cependant, les pics les plus proches s’influencent mutuellement et
cela induit généralement une erreur de pointé des pics (mauvaise position du pic et mauvaise
estimation du maximum local).
Conscients des limites du « peak-picking », des auteurs ont défini un modèle mathématique
trilinéaire qui rend compte des variations de l’intensité de fluorescence en fonction des
concentrations relatives de fluorophores et de leurs spectres d’excitation et d’émission. La résolution
numérique basée sur ce modèle trilinéaire permet de calculer, à partir de MEEF de plusieurs
échantillons, les concentrations relatives et les spectres d’excitation et d’émission de fluorophores
présents dans tous les échantillons. Cette méthode de résolution est couramment appelée « PARAllel
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