Méthodologie innovante de dépistage par spectroscopie vibrationnelle (MIR, RAMAN) et de confirmation par méthodes chromatographiques (GC, LC, MS)
Contexte
Les pesticides de contrefaçon représentent un fléau considérable au niveau mondial et menacent la santé des utilisateurs et des consommateurs, et l’environnement. Le commerce illégal et la contrefaçon sont difficilement combattus car la lutte est organisée par divers organes européens et nationaux, elle requiert une coordination importante entre ces organes et des compétences multiples
Il n’existe pas de moyens rapides pour faciliter le criblage d’échantillons au niveau du contrôle des formulations de pesticides. Les techniques actuelles sont coûteuses et laborieuses. Peu d’échantillons sont systématiquement contrôlés. Le contrôle se fait au cas par cas ou sur base de dénonciation ou de suspicion
Objectifs
Ce projet vise à démontrer la faisabilité d’un dispositif coordonné de lutte contre la contrefaçon de pesticides, en développant des méthodes par spectroscopie MIR et RAMAN, et en établissant une base de données spectrales belge, avec une extension potentielle à l’échelle européenne. La base permettra aux laboratoires de contrôle d’interroger les spectres de formulations légales. Trois objectifs intermédiaires sont fixés :
- Développer des techniques de détection de formulations contrefaites ou illégales par spectroscopie MIR et RAMAN.
- Élaborer et valider des méthodes chromatographiques de screening/profilage (GC-MS, LC-MS, LC-HRMS (Q-TOF)), en comparant leurs résultats avec la spectroscopie MIR/RAMAN.
- Transférer la méthodologie en utilisant des spectromètres portables pour le contrôle sur le terrain.
Résultats obtenus
Cette étude analyse de manière exhaustive divers échantillons de pesticides afin d’évaluer leur authenticité, de distinguer les différentes formulations et de détecter d’éventuels contrefaçons. La base de données principale comprend un ensemble de 459 échantillons, comprenant 205 produits authentiques issus du Centre Wallon de Recherches Agricoles (CRA-W) et de l’Agence Fédérale pour la Sécurité de la Chaîne Alimentaire (AFSCA). Ces échantillons, principalement des herbicides, insecticides et fongicides utilisés dans des études sur les cultures en plein champ ont constitué une collection de référence robuste pour les comparaisons spectrales.
À l’issue du projet, plusieurs méthodologies ont été proposées pour répondre aux trois objectifs intermédiaires définis à l’origine. Ces méthodes ont été testées dans divers contextes (formulations légitimes ou contrefaites, formulations légitimes ou adultérées avec des solvants, formulations de différents types — EC, WG, SC, etc. —, avec différentes substances actives, ainsi que l’analyse de plusieurs lots d’une même formulation), avec une concordance généralement satisfaisante entre ces techniques complémentaires.
Le dépistage initial s’est basé sur une méthodologie spectroscopique (Fernández Pierna et al., 2026), utilisant la spectroscopie FT-MIR pour l’analyse de liquides et de poudres. L’analyse chimiométrique a suivi un protocole en trois étapes : (1) un algorithme de recherche local basé sur les bandes spectrales (logiciel OPUS 8.7, Bruker) pour l’identification initiale des composants, avec un score supérieur à 990 indiquant une correspondance fiable ; (2) une validation via l’algorithme d’intégration de voisins stochastiques t-distribués (t-SNE) pour l’exploration des données ; (3) une visualisation complémentaire par Analyse en Composantes Principales (ACP), avec une visualisation spectrale lorsque nécessaire. Cette approche permet une interprétation systématique et précise des spectres MIR en inspection de routine. La transposition à des instruments portables vise à évaluer la possibilité de transférer des bases de données et/ou des équations développées avec des instruments de laboratoire (MIR-ATR et RAMAN) vers des appareils portables en utilisant des techniques de chimiométrie telles que la PDS (Piecewise Direct Standardization).
Les résultats du dépistage spectroscopique rapide ont été confirmés par une analyse par GC-MS pour le profilage des composés volatils (substances actives, co-formulants et impuretés) ainsi que par une détermination exploratoire par LC-HRMS (Q-TOF) de composés de haut poids moléculaire. Un dépistage supplémentaire a été réalisé par chromatographie liquide à ultra haute performance couplée à la spectrométrie de masse à résolution élevée (LC-HRMS (Q-TOF)).
Le principe de DEPIPEST : Comparaison des spectres MIR de deux pesticides authentiques (spectres confondus, vert et bleu, score OPUS = 999) et d’un pesticide contrefait (distinct des 2 autres spectres, rouge, score OPUS = 685). Spectre de leur substance active (turquoise).
Partenaires
L’AFSCA, CropLife Europe et le SPF Santé Publique, Sécurité de la Chaîne alimentaire et Environnement ont fourni des échantillons et des informations administratives sur les formulations de pesticides.
Financement
SPF Santé Publique, Sécurité de la Chaîne alimentaire et Environnement
Délivrables
Fighting counterfeit pesticides using mid-infrared spectroscopy and chemometrics - ScienceDirect
Présentation orales et poster :
- Présentation orale - CropLife Europe Visioconference, November 28, 2023
- Poster - What are the keys to effectively combating illegal and counterfeit pesticides? - 19th CIPAC/FAO/WHO Joint Open Meeting and 68th CIPAC Annual Meeting, June 11 to June 20, 2024, Wageningen, the Netherlands https://www.cipac.org/index.php/meetings1/meetings
- Présentation orale - CropLife Europe VisioConference – November 18, 2024
- Présentation orale - VisioConference with FMC experts – December 10, 2024
- Présentation orale - CropLife Europe Webinar – Formulation analysis techniques in the fight against counterfeit pesticides, March 05, 2025
- Présentation orale - 76th International Symposium on Crop Protection, May 20, 2025, Ghent, Belgium
- Présentation orale - CIPAC Symposium, June 17, 2025, Galway, Ireland.
