A quoi sert l’eau ultra pure ?

eau ultra pure

Matière première essentielle au cœur de nombreux procédés, l’eau ultrapure joue un rôle fondamental dans la réussite des travaux de laboratoire. Repères de mesures, blancs, échantillonnage, maîtrise de la composition des milieux, analyses hautement sensibles nécessitant un minimum d’interférence, etc…

Dans beaucoup de domaines « l’impact de la qualité de l’eau sur la réussite d’une manip peut aller jusqu’à 100 % » (Chercheur dans un laboratoire de chimie bio-organique au sein d’un organisme public). Il est donc fondamental de bien connaître l’impact de la qualité de l’eau utilisée dans les résultats obtenus. Un spécialiste en chromatographie résumait ainsi l’importance de la qualité d’eau : « Eau pourrie, manip pourrie ! »

Définir un repère de mesure

De nombreux appareils (chromatographe, spectromètre…) utilisent l’eau ultrapure comme repère de mesure. Le « blanc » permet de définir la base de calcul de la machine. Les scientifiques se réfèrent généralement à cette manipulation en parlant de « soustraction de blanc » ou du « rapport signal sur bruit ».

Dans ce cadre, la qualité de l’eau est d’autant plus fondamentale que les appareils ne cessent de gagner en sensibilité : plus le repère est bas et moins il dérive (ligne de base), meilleure est la finesse des résultats.

« En séparation chromatographique liquide par spectrométrie de masse, si votre eau contient déjà des polluants, ou n’importe quel interférent, la machine va le voir et ça va faire un bruit de fond. Comme ce qu’on mesure c’est un rapport signal sur bruit, si le bruit est trop important, on ne voit pas le signal ! »
(Spécialiste en chromatographique liquide avec détection par spectrométrie de masse)

« Nous avons besoin d’eau ultra pure parce que l’on dose des traces d’acides aminés avec une méthode très sensible. Nous avons besoin d’une eau la plus pure possible pour avoir les « blancs » les plus purs possibles. Ensuite, nous soustrayons ce blanc aux échantillons, il faut donc que son apport en acides aminés soit le plus faible possible. »
(Ingénieur responsable d’un plateau technique dédié à l’extraction et à la caractérisation des biomolécules par chromatographie)

« Tous domaines confondus, nous allons rechercher des contaminants à des niveaux de sensibilité qui sont de plus en plus bas. Si nos blancs ne sont pas blancs parce que l’eau n’est pas de bonne qualité, nous perdons en sensibilité. » […] Avec une eau de mauvaise qualité, nous avons du bruit de fond et nous n’obtenons pas de bons résultats. »
(Spécialiste en chromatographie)

Assurer la reproductibilité des expériences

Indispensable pour maîtriser la composition des milieux en effaçant les sources de variabilité, l’eau ultrapure garantit le bon fonctionnement et la reproductibilité d’une expérience. « C’est indispensable d’avoir une eau où il n’y a que de l’eau ! », souligne un enseignant-chercheur au sein d’une école d’ingénieurs en biotechnologies.

« Nous devons fabriquer d’importantes quantités de protéines pures et l’eau pure intervient dans plusieurs phases. Nous devons être sûr de la qualité de l’eau que nous utilisons afin d’assurer la reproductibilité de nos expériences. »
(Chercheur dans un laboratoire de biologie structurale)

« J’utilise l’eau osmosée pour préparer mes milieux de culture : je travaille parfois sur des cellules, des bactéries, des levures et les milieux de culture exigent une eau propre, desionisée. L’idée est de connaître la composition de l’eau pour contrôler ce que l’on fait, ce qui n’est pas le cas avec l’eau du robinet. »
(Ingénieur d’une plateforme de purification et d’expression des protéines dans une université)

« Nous utilisons de l’eau ultrapure pour tous les tampons (dialyse, électrophysiologie…) : ce sont des milieux dont on veut maîtriser la composition. On pourrait utiliser de l’eau déminéralisée simple, mais par précaution, on préfère utiliser de l’eau purifiée. On rajoute ensuite les ions que l’on étudie. On peut ainsi contrôler la composition en ions de notre tampon. »
(Assistant ingénieur au sein d’un laboratoire public de chimie bio-organique)

Limiter les interactions parasites

Dans certaines expériences, les éléments présents dans l’eau peuvent interagir avec l’objet d’étude, provoquant alors des modifications de comportement, des changements de structure, une réaction chimique… voire la destruction de l’objet. L’utilisation d’eau ultrapure lors des manipulations permet d’éviter ces problématiques.

« La présence de traces de manganèse pourrait venir casser nos protéines et il faudrait recommencer la manip. Avec l’eau pure, je sais ce que je fais, je m’assure de l’absence de composés dans l’eau qui pourraient influencer les protéines. »
(Chercheur dans un laboratoire public de biologie structurale)

« Il est évident que pour certaines manips, il faut vraiment s’affranchir des ions sous toutes leurs formes (anions, cations…). Sans rentrer dans le détail, j’ai besoin que mon eau soit la plus pure possible pour éliminer toutes interactions éventuelles. »
(Ingénieur d’une plateforme de purification et d’expression des protéines dans une université)

« Nous étudions les mécanismes moléculaires de réparation de l’ADN par recombinaison. Des ions comme le magnésium peuvent activer certains enzymes qui mangent l’ADN. Il n’est alors plus possible de faire notre manip. »
(Chercheur dans un laboratoire public de radiobiologie)

Améliorer la longévité des appareils de mesure

L’eau ultrapure joue un rôle fondamental dans la préservation des appareils utilisés par les laboratoires. A titre d’exemple, les impuretés microscopiques présentes dans l’eau peuvent réduire la durée de vie des colonnes de chromatographie et diminuer leur efficacité.

« Il s’agit d’éviter de boucher les systèmes de chromatographie composés d’une cinquantaine de tubes de diamètre inférieur au millimètre. La moindre impureté pourrait venir boucher l’un de ces tubes. »
(Chef de projets au sein d’une société spécialisée dans la recherche et le développement de réactifs pour les diagnostiques)

« Les colonnes de séparations du chromatographe sont très sensibles à tout type d’impuretés. Ils s’usent beaucoup plus vite si l’eau n’est pas ultrapure. Leur durée de vie est alors réduite. »
(Enseignant-chercheur en chimie du solide dans une école d’ingénieurs)

Les domaines scientifiques concernés

L’eau ultrapure est utilisée dans de nombreux domaines scientifiques :

  • Électrochimie : potentiométrie, mesure du pH, coulométrie, voltammétrie, polarographie, ampérométrie…
  • Spectroscopie et spectrométrie : spectrophotométrie d’absorption atomique flamme (F-SAA), spectrométrie d’absorption atomique four (GFAAS)…
  • Chromatographie : chromatographie liquide haute performance (HPLC) et chromatographie ionique (IC).
  • Applications en biosciences : biologie moléculaire, électrophorèse, électrophysiologie, histologie, culture hors sol, immunocytologie, analyse microbiologique, recherche sur les anticorps monoclonaux, culture de tissu végétal, culture de cellules de mammifères et de bactéries, dosage radioimmunologique et dosage d’immunoadsorption enzymatique (ELISA)…

Les applications suivantes ne nécessitent pas toujours l’utilisation d’eau ultrapure :

  • Applications générales de laboratoire : chimie générale, lavage/rinçage de verrerie, analyses qualitatives, dilution du prélèvement et préparation du réactif, extraction sur phase solide (SPE), générateurs de vapeur, analyse du Carbone Organique Total (COT), analyse de l’eau, préparation du tampon et du support, enceintes climatiques…
  • Applications médicales : biochimie clinique et immunologie, lavage d’endoscope broncho-pulmonaires…

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