Ex vivo detection of recreationally consumed nitrous oxide in exhaled breath
Scientific Reports · 2025
Étude expérimentale menée chez 24 volontaires montrant que le protoxyde d’azote peut être détecté par spectroscopie infrarouge dans l’air expiré pendant au moins 60 minutes après une administration reproduisant un usage récréatif. Les auteurs évaluent également l’influence de l’humidité, du CO₂ et de plusieurs interférents sur la mesure.
Ce que cette publication apporte
Cette étude apporte une démonstration expérimentale directe de la détection du protoxyde d’azote dans l’air expiré après une administration conçue pour reproduire un usage récréatif. Chez 24 volontaires sains, les auteurs ont mesuré le N₂O expiré à intervalles réguliers après une dose unique ou deux doses successives administrées au moyen de ballons. Le N₂O restait détectable pendant au moins 60 minutes après l’inhalation, à des concentrations supérieures à 100 ppm. L’étude montre également qu’un analyseur infrarouge portable peut effectuer cette mesure dans des conditions représentatives du souffle humain et examine l’influence de l’humidité, du CO₂ et de plusieurs composés potentiellement interférents.
Question étudiée
Le protoxyde d’azote consommé selon un mode d’administration représentatif d’un usage récréatif peut-il être détecté dans l’air expiré au moyen d’un analyseur infrarouge portable, pendant combien de temps après l’inhalation, et dans quelle mesure les conditions propres au souffle humain et certains interférents influencent-ils cette détection ?
Méthode
L’étude comporte trois volets. Les auteurs ont d’abord évalué un analyseur infrarouge portable de N₂O (Geotech G200, plage 0–1000 ppm) avec des mélanges gazeux de concentrations connues et différents niveaux d’humidité, puis testé plusieurs interférents potentiels, notamment le CO₂, l’éthanol, l’acétaldéhyde, le NO₂, l’acétone et la fumée de cigarette. Un simulateur pulmonaire a ensuite été utilisé pour étudier l’influence des paramètres respiratoires sur la décroissance du N₂O. Enfin, un essai randomisé, contrôlé contre placebo, en simple aveugle et en crossover a été réalisé chez 24 volontaires sains utilisateurs occasionnels de N₂O. Les participants recevaient selon les sessions un placebo, une dose ou deux doses de N₂O à 100 % administrées par ballon. Des échantillons d’air expiré étaient recueillis avant puis toutes les 12 à 15 minutes jusqu’à environ 60 minutes après l’inhalation.
Principaux résultats
Chez les 24 volontaires, le N₂O restait détectable dans l’air expiré pendant au moins 60 minutes après l’administration. Les auteurs indiquent qu’il demeurait à des concentrations supérieures à 100 ppm sur cette période.
Les concentrations expirées diminuaient progressivement après l’exposition. À environ 20 minutes, elles étaient comprises entre 597 et 950 ppm après une dose (742 ± 138 ppm en moyenne) et entre 855 et 940 ppm après deux doses (885 ± 48 ppm). Les ajustements des données ex vivo donnent des demi-vies apparentes de 29,0 ± 0,8 minutes et 30,6 ± 0,6 minutes respectivement.
L’analyseur infrarouge a mesuré des concentrations connues de N₂O avec une précision annoncée dans les 20 % et sans effet notable de l’humidité entre 10 et 95 % HR. Les essais ont également porté sur le CO₂ jusqu’à 8 % et plusieurs interférents. La gestion du CO₂ dépend toutefois du dispositif de filtration utilisé par l’analyseur.
Portée du résultat
Ce que cette publication permet de conclure
L’étude permet de conclure qu’une exposition récente au N₂O administré selon un protocole visant à reproduire un usage récréatif peut être objectivée dans l’air expiré humain par spectroscopie infrarouge. Dans les conditions expérimentales étudiées, le N₂O demeure détectable pendant au moins 60 minutes après l’inhalation. Elle montre également qu’une mesure infrarouge portable est techniquement réalisable dans une matrice respiratoire humide et riche en CO₂, sous réserve d’une gestion appropriée des interférences instrumentales.
Ce qu’elle ne permet pas de conclure
L’étude ne permet pas de déduire d’une concentration unique de N₂O expiré la dose initialement consommée ni le temps exact écoulé depuis l’inhalation. Elle ne démontre pas non plus qu’une concentration mesurée dans le souffle correspond à un niveau déterminé d’altération des capacités psychomotrices. Enfin, elle ne constitue pas à elle seule une validation opérationnelle ou médico-légale d’un dispositif de dépistage en conditions réelles de contrôle routier.
Limites
L’étude porte sur 24 volontaires, majoritairement jeunes, sains et utilisateurs occasionnels de N₂O, ce qui limite la généralisation à l’ensemble de la population. Les mesures humaines ont été réalisées dans un environnement contrôlé et seulement jusqu’à environ 60 minutes, alors que les concentrations étaient encore détectables à la fin du suivi. La variabilité interindividuelle est importante et le protocole d’administration comporte une composante ad libitum. L’analyseur utilisé était limité à 1000 ppm, alors que les concentrations initiales dépassaient cette plage. Tous les interférents possibles en situation réelle n’ont pas été étudiés, notamment ceux liés aux cigarettes électroniques, bains de bouche, aliments ou certaines conditions médicales. Les auteurs recommandent donc des études supplémentaires dans des conditions opérationnelles représentatives et une évaluation statistique du taux de faux positifs.
Durán Jiménez D, Vinckenbosch F, Busink J, van Zijl J, Helmerhorst HJF, van Tuin D, Dahan A, Ramaekers JG, van der Schans MJ, Bikker FJ. Ex vivo detection of recreationally consumed nitrous oxide in exhaled breath. Scientific Reports. 2025.
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