La chimie des œufs d'oiseaux marins

Sheryl Tittlemier fréquentait l'école secondaire de Selkirk, au Manitoba, lorsqu'elle a décidé d'entreprendre des études universitaires en chimie, parce qu'elle tirait beaucoup de plaisir de cette matière à l'école. Pendant qu'elle étudiait à l'Université du Manitoba, elle a consacré ses étés à travailler dans des laboratoires de recherche en chimie, ainsi qu'au Freshwater Institute, avant d'obtenir son B.Sc., en 1996. Elle est actuellement en troisième année du programme de doctorat en chimie analytique environnementale offert par l'Université Carleton, à Ottawa. Sheryl décrit ses recherches doctorales de la façon suivante.

Beaucoup de gens associent pollution et produits chimiques toxiques aux activités humaines. Ces mêmes personnes sont aussi convaincues que si une substance est « naturelle », elle doit être bonne. La preuve : il suffit de parcourir les allées d'une pharmacie ou d'une épicerie pour lire les étiquettes des produits dits d'origine naturelle ou entièrement naturels. Cette façon de penser est non seulement courante, mais elle est erronée. En janvier 1999, dans le cadre d'une recherche en vue de la rédaction de ma thèse de doctorat, notre groupe a publié des résultats démontrant qu'il existe dans l'environnement des produits chimiques d'origine naturelle qui se comportent comme des substances toxiques industrielles.

En 1988, Mary Simon, physicienne en spectrométrie de masse du Centre national de la recherche faunique, à Hull, au Québec, a découvert, lors d'un essai de routine sur les pesticides, un composé tiré d'un échantillon d'œuf d'oiseau, qui ne lui paraissait pas familier. Des recherches préliminaires laissaient supposer que le composé était organique et qu'il contenait à la fois du brome et du chlore. Cette halogénation mixte était inhabituelle dans des pesticides industriels.

L'étude du composé a été interrompue pendant quelques années, jusqu'à ce que Mary en retrouve un échantillon dans le foie d'un aigle à tête blanche provenant de Colombie-Britannique. Cette fois, cependant, le composé était présent à raison de cinq•parties par million, ce qui est une concentration élevée pour un composé organohalogéné. Elle a également découvert la présence d'autres composés bromés et chlorés, dont le nombre d'atomes de brome et de chlore était différent. Le travail sur ces organohalogènes mixtes a été interrompu une fois de plus jusqu'en 1996, c'est-à-dire jusqu'à ce que j'entreprenne mes études de doctorat avec le D^r Ross Norstrom, chercheur au Centre national de la recherche faunique.

La première étape de mon travail consistait à déterminer la formule moléculaire des composés. Grâce à la spectrométrie de masse à haute résolution, nous avons établi que les formules des quatre composés étaient les suivantes: C₁₀H₆N₂Br₃Cl₃ , C₁₀H₆N₂Br₄Cl₂, C₁₀H₆N₂Br₅Cl, et C₁₀H₆N₂Br₆ . Une analyse approfondie de la documentation existante n'a révélé aucune autre mention de composés ayant ces formules moléculaires.

L'étape suivante de notre travail a consisté à découvrir dans quelle mesure ces composés étaient répandus. Nous avons commencé par prélever une partie du foie de l'aigle à tête blanche hautement contaminé qui avait servi aux travaux de Mary, pour en extraire les composés organohalogénés. Nous avons mesuré la quantité de la principale composante, le C₁₀H₆N₂Br₄Cl₂ , puis utilisé l'extrait comme norme pour mesurer le C₁₀H₆N₂Br₄Cl₂ dans les œufs des oiseaux des côtes canadiennes du Pacifique et de l'Atlantique, ainsi que des Grands Lacs.

Il nous semblait que le spectre de masse de notre composé était très similaire à celui d'un composé produit par une bactérie marine que le groupe du D^r Faulkner avait découverte. La structure de ce composé était un bipyrrole hexabrominé (le pyrrole étant un noyau aromatique contenant un atome d'azote et quatr atomes de carbone; le bipyrrole désigne deux noyaux de pyrrole reliés). Nous avons émis l'hypothèse que la structure de notre composé était identique, à l'exception d'un groupe méthyle rattaché à chaque atome d'azote.

La structure du diméthyle bipyrrole est semblable à celle d'autres produits chimiques toxiques persistants, en ce sens qu'il s'agit d'un composé aromatique contenant un grand nombre d'atomes d'halogènes. Ces deux caractéristiques structurales rendent difficiles la métabolisation de tels composés par les animaux. Il en ressort qu'ils peuvent s'accumuler et remonter la chaîne alimentaire, ce qui explique les niveaux de concentration élevés décelés dans les échantillons du foie de l'aigle à tête blanche.

À l'heure actuelle, nous lançons la recherche dans trois directions différentes. D'abord, nous essayons de trouver la structure moléculaire exacte. Nous ne connaissons toujours pas la position précise des atomes de brome et de chlore sur les noyaux de pyrrole. Ensuite, nous nous proposons d'étudier la distribution mondiale des diméthyles bipyrroles dans la faune marine, à l'extrémité supérieure de la chaîne alimentaire: phoques, lions de mer, dauphins et marsouins. Enfin, nous allons découvrir si ces composés ont une activité toxique. Nous nous attendons à ce qu'ils en aient une, étant donné que nous pensons que les organismes marins produisent des composés organohalogénés pour se défendre chimiquement contre les prédateurs.

S'il est confirmé que les diméthyles bipyrroles halogénés proviennent d'organismes marins, ce serait le premier cas où un composé organohalogéné produit naturellement s'accumulerait dans la faune. Et l'on aurait une autre preuve que tout ce qui est « naturel » n'est pas nécessairement « bon ».