Dissertations / Theses on the topic 'Pollution atmosphérique – Risques pour la santé'

Il est maintenant admis que les niveaux actuels de la pollution atmosphérique des pays industrialisés, entraînent un effet sur la santé, mais des questions subsistent sur les personnes à risque. Dans cette thèse, nous avons étudié le cas des personnes âgées, à partir d'un ensemble d'études épidémiologiques. Nous avons confirmé dans le programme PSAS-9, l'association à court terme entre les variations journalières des niveaux de pollution et celles de la mortalité. En comparant deux populations l'une de personnes âgées et l'autre de sujets tous âges, nous avons observé que la mortalité journalière associée à la pollution particulaire augmentait d'une façon significativement plus importante chez les sujets les plus âgés. En ce qui concerne les facteurs de susceptibilité individuelle chez les personnes âgées, nous avons montré à partir de la cohorte PAQUID que les femmes et les sujets vivant seuls apparaissaient plus fragiles. Enfin, nous avons étudié dans l'enquête PAARC sur une période de 25 ans, l'association entre l'exposition chronique à la pollution atmosphérique et la mortalité à long terme. Nous n'avons pas trouvé de relation significative quel que soit l'âge. En conclusion, l'ensemble de ce travail a mis en évidence un effet majoré à court terme de la pollution atmosphérique urbaine chez les personnes âgées de 65 ans, particulièrement chez les femmes et les personnes seules. L'identification de ces facteurs individuels semble important pour cibler les actions de prévention
It is accepted that there is an health effect of actual levels of air pollution in industrialized countries on but some questions subsist on identification of susceptible subgroups. Based on a group of elderly people has been studied in this thesis. We have confirmed from Program PSAS-9, relationship between daily mortality and daily air pollution levels. Compared to all age population, elderly subjects showed a higher significant association between daily mortality and air pollution. We have investigated of individual factors of susceptibility among elderly in PAQUID cohort. We have observed that women and subjects living alone were more sensitive to air pollution. The association between chronic exposure to air pollution and long term mortality has been studied on a 25 year period in PAARC survey. Whatever age of subjects, we did not find a significant relationship. In conclusion, this work demonstrates a greater effect of air pollution among subjects ager 65 and over, especially in women and people who live alone. Identification of such factors appears useful to target preventing actions

Cette thèse a reçu le soutien de l'Action Concertée Incitative Ville du Ministère de la
Recherche sous la forme d'une allocation de recherche. Destiné à promouvoir une recherche
pluridisciplinaire, ce programme vise à renouveler l'approche scientifique des grandes
questions et à ouvrir des perspectives aux différents acteurs urbains, afin de mieux
comprendre les enjeux urbains contemporains, les transformations en cours et d'anticiper les
évolutions futures.
Concernant notre travail de recherche, les attentes de ce programme apparaissent
multiples :
- l'évolution de la médiatisation du problème, sa genèse et sa construction sociale,
- la manière dont le problème est traité actuellement,
- les connaissances et les comportements de la population, face ou avec cette médiatisation,
- les évolutions possibles des uns et des autres.
Nous nous trouvons donc dans le cas d'une recherche dite finalisée avec des objectifs en
tension :
- fournir des éléments concrets permettant d'orienter la politique de communication, avec la
question des liens entre l'information sur la pollution et le passage à l'action ;
- contribuer au domaine des sciences de l'information et de la communication et plus
particulièrement à la communication des sciences et à l'éducation à la santé.

L'Organisation Mondiale de la Santé estime que l'exposition à la pollution atmosphérique est à l'origine de plus de 4 millions de décès prématurés annuels dans le monde. La pollution atmosphérique constitue donc un risque majeur pour la santé. L'évaluation des effets de la pollution atmosphérique sur la santé présente toutefois des lacunes. En effet, les études épidémiologiques et expérimentales ne prennent en compte que des polluants atmosphériques réglementés sans considérer la synergie qui peut exister entre eux, alors que la pollution atmosphérique est un mélange multiphasique de composés gazeux et particulaires interagissant entre eux et avec les paramètres environnementaux. De plus les concentrations étudiées sont rarement dans des gammes réalistes. L'objectif de ce travail est de mettre en œuvre une plateforme innovante permettant d'étudier les effets de la pollution atmosphérique sur la santé. Pour ce faire, des souris ont été exposées à des situations atmosphériques représentatives d'atmosphères et d'épisodes de pollution atmosphérique urbains réels, simulées en laboratoire. Ces atmosphères simulées ont ensuite été qualifiées. Nous avons ainsi réussi à reproduire des atmosphères urbaines multiphasiques, en simulant au laboratoire leurs phases gazeuse et particulaires. La formation d'aérosols organiques secondaires et de composés organiques volatiles fonctionnalisés confirment la qualité de nos simulations (proxy d'atmosphères urbaines réelles), en mettant en évidence l'oxydation de la matière organique. Les résultats des analyses biologiques sur les souris exposées ont mis en évidence la pertinence de la plateforme pour étudier les effets de la pollution atmosphérique sur la santé
The World Health Organization estimates that exposure to atmospheric pollution causes more than 4 million premature deaths annually worldwide. Atmospheric pollution is therefore a major health risk. However, the assessment of the health effects of atmospheric pollution has shortcomings. Indeed, epidemiological and experimental studies only take into account regulated atmospheric pollutants without considering the synergy that may exist between them, whereas atmospheric pollution is a multiphasic mixture of gaseous and particulate compounds interacting with each other and with environmental parameters. Moreover, the concentrations studied are rarely within realistic ranges. The objective of this work is to implement an innovative platform to study the effects of atmospheric pollution on health. To do this, mice were exposed to atmospheric situations representative of real atmospheres and episodes of urban air pollution, simulated in the laboratory. These simulated atmospheres were then qualified. We have thus succeeded in reproducing multiphasic urban atmospheres, by simulating their gaseous and particulate phases in the laboratory. The formation of secondary organic aerosols and functionalized volatile organic compounds confirm the quality of our simulations (proxy of real urban atmospheres), by highlighting the oxidation of organic matter. The results of the biological analyses on the exposed mice have highlighted the relevance of the platform for studying the effects of atmospheric pollution on health

Les aérosols sont les principaux vecteurs des polluants dans l'atmosphère, et sont au coeur de nombreuses études en raison des effets qu'ils peuvent avoir sur la santé humaine et l'environnement. Ces aérosols et polluants associés vont par la suite quitter le compartiment atmosphérique soit par dépôt, soit par transformation lors de réactions chimiques. Une fois déposés, les polluants vont contribuer à la pollution des eaux par des processus de lessivage sur les surfaces. En milieu urbain, la problématique de pollution des eaux de ruissellement et de l'impact sur les milieux aquatiques est étudiée depuis plusieurs décennies. L'objectif de cette thèse est d'améliorer l'estimation de la contribution du dépôt atmosphérique à la pollution globale d'un petit bassin versant urbain nantais (Pin Sec). A cette fin, une méthode innovante de mesure du dépôt sec atmosphérique est utilisée ; elle prend en compte les différentes surfaces urbaines (tuiles, bitume, enduits de façade etc.) et repose sur l'utilisation d'un traceur naturel des aérosols, le Béryllium 7. Les micropolluants (métaux, pesticides et HAP) ont été caractérisés pendant une durée d'un an. Le suivi a montré que ce bassin est faiblement pollué et que les pratiques d'utilisation des pesticides ont fortement diminué. Nous avons également montré la grande influence de la nature des surfaces sur le flux de dépôt sec. De plus, il s'avère que les flux calculés par cette méthode innovante sont nettement inférieurs à ceux généralement rapportés dans la littérature. La contribution du dépôt sec métallique est particulier beaucoup plus faible (Zn : 30%, Cu : 52%, Pb :73% en moyenne annuelle).

L'automobile constituant, en milieu urbain, la principale source de pollution atmosphérique, la question se pose de savoir quels sont les effets sur la santé, à court ou à long terme, des polluants liés aux émissions automobiles. Des études épidémiologiques devraient permettre de répondre à cette question à condition de pouvoir disposer d'une évaluation adéquate de l'exposition des individus étudiés à cette pollution atmosphérique d'origine automobile (PAA), exposition présente mais également passée. En France, les chercheurs du Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB) et de l'Institut National de Recherche sur les Transports et leur Sécurité (INRETS) ont mis au point l'Indice ExTra d'exposition au trafic routier, indice qui repose sur des modèles physico-mathématiques de dispersion de polluants (OSPM et CALINE3). Cet indice permet de classer précisément les lieux de séjour des individus en fonction des concentrations extérieures de polluants auxquelles ils sont soumis, puis de reconstituer l'exposition cumulée de chaque personne devant ces différents lieux de séjour, avec une pondération par le temps passé dans ces lieux. Il n'est, bien sûr, envisageable d'utiliser un tel indice dans le cadre d'études épidémiologiques, qu'après l'avoir validé. Cette recherche avait deux objectifs : 1) valider l'indice ExTra, 2) l'appliquer dans le cadre de l'étude épidémiologique VESTA (V Epidemiological Studies on Transport and Asthma). La validation de l'indice ExTra a été effectuée sur 100 sites exposés à des niveaux contrastés de PAA, dans quatre villes partenaires de l'étude VESTA : Grenoble, Nice, Paris et Toulouse. Les coefficients de corrélation obtenus entre les valeurs des concentrations mesurées et calculées valent, par ville, respectivement : 0,90 ; 0,95 ; 0,89 et 0,89. Par ailleurs, l'application aux enfants inclus dans VESTA a consisté à estimer, à partir du modèle retenu précédemment, leur exposition à la PAA, présente et cumulée jusqu'à la date de point. Les 403 enfants ont été en moyenne exposés à 70 ± 42 æg. M -3 de NOx équivalent NO2 dont 14 ± 22 æg. M -3 attribuables au trafic de proximité. Outre la validation du modèle pour les concentrations en oxydes d'azote et la description des expositions des enfants de VESTA, les résultats obtenus en menant une analyse discriminante par arbres de classification ont permis d'émettre des recommandations sur la pertinence de l'utilisation de l'indice (plutôt que de la pollution de fond fournie par les réseaux) en fonction de l'histoire résidentielle des individus, notamment en considérant le maximum du trafic et le trafic moyen pondéré au domicile ainsi que le minimum de la distance du domicile à son vis-à-vis et le minimum de la distance au trafic du lieu de garde ou de scolarité. .
Automobile exhaust is a major source of air pollution in urban areas. For studying short and long term health effects of this traffic air pollution (TAP) epidemiologists have to determine precisely exposure to such pollution to avoid misclassification. In France, the ExTra index produced by the French Scientific Center for Building Physics (CSTB) and the French National Institute for Transport and Safety Research (INRETS), estimates ambient concentrations of transport-related pollutants in front of the work and living places of urban dwellers. These estimates, combined with time-activity diaries, enable individual exposure to these pollutants in front of these living places to be assessed. Two pollutant dispersion models are used to calculate the ExTra index : the Danish model OSPM (Operational Street Pollution Model) and the CALINE3 model (California Line Source Dispersion Model). Before being applied to large scale epidemiological studies such as the VESTA study (a French multicentric case-control study on asthma), the ExTra index needs to be validated. This research had two goals : 1) to validate the ExTra index, 2) to apply this index to the VESTA study (V Epidemiological Study on Transport and Asthma). The validation study of the ExTra index was performed in four of the French towns participating in the VESTA study. This validation was based on the comparison of nitrogen oxide concentrations (NOx) obtained by measurement against those obtained from calculations, using the ExTra index and the OSPM model. The model was tested at 100 street canyon sites. Then, we used the ExTra index to assess lifelong nitrogen oxides concentrations the 403 study children were exposed to in front of their living places. This assessment highlighted significant disparities : mean ExTra index values and share attributable to proximity traffic were respectively 70 ± 42 and 14 ± 22 æg. M -3 NOx equivalent NO2 for the 403 children. Beyond the validation of the ExTra index for NOx concentrations and the description of the VESTA children's TAP exposures, the results obtained by a discriminant analysis (with classification trees) gave us guidelines for the use of this index (rather than background pollution levels provided by the networks) according to the different residence and school characteristics of a subject throughout his (her) life. .

La pollution atmosphérique est omniprésente du fait de nombreuses sources émettrices de composés chimiques. Dans ce contexte, les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) sont largement diffusés dans l’air et ont déjà montré des effets délétères sur la santé.Ce travail a consisté en l’évaluation de la neurotoxicité du fluorène, composé choisi comme molécule représentative de la pollution liée aux HAP, chez le rat adulte exposé par voie i.p., par voie orale ou par inhalation. Le modèle d’exposition par inhalation a ensuite été appliqué à l’étude des effets du polluant sur le développement sensori-moteur et l’activité comportementale de l’animal exposé in utero ou au cours de la lactation.Ces études ont montré que le fluorène était susceptible d’affecter le niveau d’anxiété et l’activité locomotrice du rat adulte exposé directement et indirectement au polluant, et n’avait aucun effet sur les capacités d’apprentissage. En revanche, aucune atteinte majeure de la maturation des fonctions sensori-motrices n’a été mise en évidence. L’analyse de la présence du composé et de trois de ses métabolites a par ailleurs montré que le polluant était capable de traverser la barrière hémato-encéphalique et d’être métabolisé au niveau du cerveau. Les réponses physiologiques et comportementales étant variables entre les études, les effets induits par le fluorène dépendent donc de la voie d’entrée, du niveau de contamination et du moment d’exposition.Ces résultats ont ainsi révélé chez l’animal la toxicité comportementale du fluorène à des niveaux de contamination réalistes, confirmant ainsi le risque sanitaire de l’exposition aux HAP tout au long de la vie des individus
Actually air pollution is ubiquitous due to the emission of chemical compound from many sources. In this context, Polycyclic Aromaric Hydrocarbons (PAH)related compounds are widely distributed in the air and have shown deleterious health effects.Fluorene was chosen as a representative compound of PAHs pollution. This work consisted in the evaluation of its neurotoxic effects in adult animals, exposed i.p., orally or by exposure nose-only. The inhalation model of exposure was then applied to the study of its effects on sensorimotor development and on behavioral activity of animals exposed in utero or during lactation.The results showed that fluorene is able to induce behavioral changes in adult animals exposed directly or indirectly on the level of anxiety and the locomotor activity, whereas no effect on learning and memory abilities has been observed. However, no defect on the development of motor and sensory functions was demonstrated. Furthermore, the analysis of the presence of the compound and three of its metabolites showed that the pollutant was able to cross the blood brain barrier and can be metabolized in the brain. Moreover, variations have been observed concerning behavioral and physiological responses between studies, showing that effects induced by fluorene are dependent on the way of administration, the level of contamination and the time of exposure.In conclusion, these results demonstrate in animals the behavioral toxicity of fluorene at levels of contamination corresponding to human cases of exposure, confirming so the risk of PAH exposure throughout life

Grâce à des études de processus in vitro, on a pu montrer que les effets sanitaires des particules atmosphériques (aérosols) sont principalement attribués à leur potentiel inflammatoire via les espèces oxydantes qu’ils véhiculent : métaux et molécules organiques, principalement. Les maladies déclenchées diffèrent ensuite régionalement selon les mélanges spécifiques des différentes sources de pollution, la durée d’exposition et la susceptibilité des personnes. Les paramètres clefs à quantifier sont donc la bioaccessibilité (fraction potentiellement réactive de l’aérosol) et la capacité oxydante intrinsèque des aérosols afin de prédire leur toxicité. A cette fin, des tests non invasifs, c’est-à-dire effectués sur le mélange de polluants lui-même et non pas sur l’individu, ont été récemment développés (Cho et al. 2005; Sauvain et al. 2009; Denys et al. 2009; Li et al. 2003; Uzu et al. 2011). Peut-on les utiliser en l’état alors que la composition chimique des aérosols diffère drastiquement en fonction de l’environnement? On sait notamment que les bactéries présentes dans l’air sont capables d’abaisser la capacité oxydante des nuages, en est-il de même pour les particules (Vaïtilingom et al. 2012)? Peut-on relier ces tests à certaines espèces caractérisées chimiquement et/ou à des sources spécifiques de PM (Particulate Matter) ? Ce sont des questions préalables au développement d’une évaluation systématique des effets sanitaires des polluants atmosphériques, qui sont l’objet de programmes de recherche très actifs dans de nombreux groupes internationaux, mais encore très peu abordés en France. Elles doivent être prises en compte avant que ne soit développées des campagnes à grande échelle (risque sanitaire, épidémiologie...) qui pourront être mises en oeuvre en partenariat avec les réseaux de mesure de la qualité de l’air dans les années à venir (Kelly and Fussell 2012).Ce projet de thèse vise à mettre en place de nouveaux outils caractérisant la qualité de l’air et son impact biologique, avec les objectifs suivants :-Optimiser et valider un test d’évaluation du potentiel oxydant des aérosols suivant différents types de mélanges ;-Relier ces « proxy » de l’impact sanitaire à la chimie des particules et à la part attribuable des PM selon leurs sources
In vitro studies have shown that the health effects of airborne particles (aerosols) are mainly attributed to their inflammatory potential due to the oxidative species they carry on: mostly metals and organic molecules. Diseases triggered then, regionally differ depending on the specific mixtures of different sources of pollution, duration of exposure and susceptibility of individuals. Key parameters to investigate are the bioaccessibility (reactive fraction of the aerosol) and the PM (Particulate matter) oxidative potential to predict aerosol toxicity. To this end, non-invasive tests, that is to say made on the mixture of pollutants itself and not on human or cells, have recently been developed (Cho et al 2005, Sauvain et al 2009, Denys et al 2009, Li et al 2003, Uzu et al 2011). Can we use them evenly, since the chemical composition of aerosols differs drastically between regional areas? We know that such bacteria present in the air are able to lower the oxidative capacity of clouds. Is it the same for particles (Vaïtilingom et al. 2012)? Can we connect these tests to some species or specific sources of identified PM? These preliminary questions need to be addressed before developing a systematic assessment of health effects of air pollutants, which are the subject of very active research programs in many international groups, but poorly discussed in France. They must be taken into account before being developed for large-scale campaigns (health risk, epidemiology...) that can be implemented in partnership with the networks of air quality measurment in the coming years (Kelly and Fussell 2012).This PhD project aims to develop new tools characterizing the air quality and its biological impact, with the following objectives:- Optimize and validate a test evaluation of oxidative potential of aerosols following different types of mixtures;- Connect the "proxy" of the health impact of chemicals and particles attributable PM according to their origin

La pollution de l’air contribue à dégrader la qualité de vie et à réduire l’espérance de vie des populations. L’organisation mondiale de la santé estime que la pollution de l’air est responsable de 7 millions de morts par an dans le monde. Elle participe à aggraver les maladies respiratoires, cause des cancers du poumon et des crises cardiaques. La pollution de l’air a donc des conséquences sanitaires importantes sur la vie humaine et la biodiversité. Ces dernières années, des progrès considérables ont été réalisés dans le domaine des microcontrôleurs et des modules de télécommunications. Ces derniers sont de plus efficients énergétiquement, performants, abordables, accessibles et sont responsables de l’émergence des objets connectés. Parallèlement, les récents développements des microsystèmes électromécaniques et des capteurs électrochimiques ont permis la miniaturisation des technologies permettant de mesurer de nombreux paramètres environnementaux dont la qualité de l’air. Ces avancées technologiques ont ainsi permis la conception et la production dans un cadre académique de capteurs de la qualité de l’air, portatifs, connectés, autonomes et en capacité de réaliser des acquisitions à une fréquence temporelle élevée. Jusqu’à récemment, l’un des majeurs freins à la compréhension de l’impact de la pollution de l’air sur la santé fut l’impossibilité de connaître l’exposition réelle des individus durant leur vie quotidienne ; la pollution de l’air est complexe et varie en fonction des habitudes, des activités et environnements empruntés par les individus. Ces capteurs portatifs de la qualité de l’air permettent donc de lever entièrement ce frein ainsi qu’un nombre important de contraintes. Ils sont conçus pour être utilisables en mobilité, sur de longues périodes et produisent des données granulaires, immédiatement disponibles, décrivant l’exposition à la pollution de l’air du porteur. Bien que les modules de mesure embarqués dans ces capteurs ne soient aujourd’hui pas aussi performants que les instruments de références ou la télédétection, lorsqu’il s’agit d’évaluer l’exposition individuelle à la pollution de l’air, parce qu'ils sont au plus proche des individus, ils permettent d’obtenir l’information la plus fidèle et constituent donc un outil indispensable pour l’avenir de la recherche épidémiologique. Dans ce contexte, nous avons participé au développement et à l’amélioration de deux capteurs de la qualité de l’air ; le CANARIN II et le CANARIN nano. Le CANARIN II est un capteur connecté communiquant par Wi-Fi, qui rapporte les concentrations de particules de diamètre 10, 2.5 et 1 micromètre, ainsi que les paramètres environnementaux de température, humidité et pression, chaque minute et les rend disponible en temps réel. Le CANARIN nano est, quant à lui, un capteur de plus petite taille, possédant les mêmes capacités que le CANARIN II, tout en faisant additionnellement l’acquisition des composés organiques volatils. Il est en capacité de fonctionner de manière autonome, puisque communiquant par réseau cellulaire. Deux types de résultats ont été obtenus avec les capteurs CANARIN ; d’une part, des résultats produits à partir de leur utilisation dans des conditions de vie réelle, d'autre part, des résultats en lien avec l'interprétation et la compréhension des mesures produites par les capteurs de particules dont les CANARINs sont équipés. Ces deux capteurs furent ainsi tous deux exploités par deux projets de recherche, au sein desquels nous avons accompagné le déploiement de plusieurs flottes de capteurs hétérogènes et réalisé l’analyse des données acquises. [...]
Air pollution contributes to the degradation of the quality of life and the reduction of life expectancy of the populations. The World Health Organization estimates that air pollution is responsible for 7 million deaths per year worldwide. It contributes to the aggravation of respiratory diseases, causes lung cancer and heart attacks. Air pollution has therefore significant health consequences on human life and biodiversity. Over the last few years, considerable progress has been made in the field of microcontrollers and telecommunications modules. These are more energy efficient, powerful, affordable, accessible, and are responsible for the growth of connected objects. In the meantime, the recent development of microelectromechanical systems and electrochemical sensors has allowed the miniaturization of technologies measuring many environmental parameters including air quality. These technological breakthroughs have enabled the design and production in an academic environment, of portable, connected, autonomous air quality sensors capable of performing acquisitions at a high temporal frequency. Until recently, one of the major obstacles to understanding the impact of air pollution on human health was the inability to track the real exposure of individuals during their daily lives; air pollution is complex, and varies according to the habits, activities and environments in which individuals spend their lives. Portable air quality sensors completely remove this obstacle as well as a number of other important constraints. These are designed to be used in mobility, over long periods of time, and produce immediately available granular data, which describes the exposure to air pollution of the person wearing it. Although the measurement modules embedded in these sensors are not currently as reliable as reference tools or remote sensing, when it comes to assessing individual exposure to air pollution, because they are as close as possible to the wearer, they provide the most accurate information, and are therefore an indispensable tool for the future of epidemiological research. In this context, we have been involved in the development and improvement of two air quality sensors; the CANARIN II and the CANARIN nano. The CANARIN II is a connected sensor communicating via Wi-Fi, which reports the concentration of 10, 2.5 and 1 micrometer diameter particles, as well as the environmental parameters of temperature, humidity, and pressure, every minute, making them available in real time. The CANARIN nano is a smaller sensor with the same capabilities of the CANARIN II, while additionally sensing volatile organic compounds levels. The CANARIN nano is able to operate autonomously, as it communicates through the cellular network. Two types of results have been obtained with the CANARIN sensors; on one hand, results produced from their use in real life conditions, and on the other hand, results related to the interpretation and understanding of the measurements produced by the particle sensors. These two sensors were both used in two research projects, in which we have helped deploy several heterogeneous sensor fleets and analyzed the acquired data. Firstly, in the POLLUSCOPE project funded by the French National Research Agency, where 86 volunteers from the general population wore a set of air pollution sensors for a total of 101 weeks, 35 of which the volunteers were also equipped with health sensors. Secondly, in the POLLAR project, where 43 subjects underwent polysomnography and then wore one CANARIN sensor for 10 days, thus allowing for the first time to explore the link between sleep apnea and particulate matter exposure. [...]

L‘évolution récente des matériaux de construction et des produits de consommation a conduit à l’apport dans nos lieux de vie de nouvelles substances telles que les plastifiants, les retardateurs de flamme ou les pesticides, substances pour la plupart considérées comme composés organiques semi-volatils (COSV). Afin de cerner l’importance du problème de santé publique posé par les COSV à l’intérieur des lieux de vie, il s’avère nécessaire de documenter les concentrations dans les différents compartiments de l’environnement intérieur afin de pouvoir caractériser les expositions. Cette thèse porte sur le développement d’outils analytiques dédiés à l’évaluation de la contamination par les COSV des poussières sédimentées et des particules en suspension dans l’habitat français, et ce dans une perspective d’évaluation de l’exposition. Dans un premier temps, une stratégie de mesure de COSV dans ces deux matrices a été définie à partir d’une analyse critique de la littérature scientifique et d’une hiérarchisation des substances en fonction de leur intérêt sanitaire. Dans un second temps, des méthodes d’analyse multi-résidus par chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse en tandem (GC/MS/MS) pour les poussières sédimentées, et par désorption thermique puis chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (TD/GC/MS) pour les particules en suspension, ont été mises au point, évaluées et appliquées à des échantillons réels. Enfin, des travaux complémentaires visant à étudier l’influence des conditions de stockage sur la conservation des COSV dans les échantillons de poussières ont été menés
The development of building materials and consumer products over the past fifty years has led to the introduction in indoor environments of new chemicals, including semi-volatile organic compounds (SVOCs), such as plasticizers, flame retardants or pesticides. In order to determine the extent of the threat to public health posed by these contaminants in indoor environments and assess exposures, it is necessary to document the indoor concentrations. This thesis has consisted in the development of analytical tools for the determination of SVOCs concentrations in settled house dust and airborne particulate matter for exposure assessment purposes. First, a measurement strategy was defined, based on a critical analysis of the scientific literature and a health ranking of SVOCs. Secondly, analytical multi-residue methods by GC/MS/MS for settled dust, and TD/GC/MS for airborne particulate matter, were developed, evaluated and applied to real samples. Finally, the influence of storage conditions on SVOCs concentrations in dust samples was investigated

Dans cette recherche anthropologique sur les usages de l'eau au Cameroun, effectuée dans une approche résolument interdisciplinaire située au croissemnt des champs de l'environnement et de la santé, nous avons tenté de comprendre comment les populations Bamiléké, stigmatisées pour ces comportements non hygiéniques utilisent l'eau et les constructions symboliques qui concernent cette ressource tout en les exposant à des risques sanitaires. Pour cela, nous nous sommes simultanément intéressés à la fois au milieu rural (département du Ndé à Bangangté) et milieu urbain avec la ville de Yaoundé. En choisissant l'eau comme un lieu de lecture des comportements des populations dans un sens plus large que son seul usage. Notre travail de classification met bien en lumière la difficulté et la complexité des catégorisations et confirme que la maladie reste un bon moyen pour comprendre les structures sociales. L'eau majoritairement consommée est polluée par une multiplicité de déterminants qui accentuent le développemnt des maladies hybriques et face auxquelles les populations ont des croyances étiologiques qui ne coïncident pas avec les explications biomédicales. Ce processus est d'ailleurs le même pour le choix des itinéraires thérapeutiques. Loin d'être un univers incontrôflé, l'eau et les maladies sont perçues comme un champ "sur-humain" dont la logique obéit à d'autres règles que celles qui gouvernent les représentations hygiéniques de l'eau et biomédicales des maladies.

Cette thèse s'inscrit dans les objectifs scientifiques du programme DACCIWA-WP2. Il s'agit d'établir un lien entre émissions, pollution atmosphérique et effets sur la santé humaine en termes d'inflammation du système respiratoire pour des sources de combustions urbaines, typiques d'Afrique de l'Ouest : trafic, feux domestiques et feux de décharge à Abidjan (Côte d'Ivoire) et à Cotonou (Bénin) pendant les saisons sèches et humides 2015-2017. Nos résultats montrent que les concentrations particulaires observées sur l'ensemble des sites dépassent largement les recommandations de l'OMS. Le site influencé par les feux domestiques est le site le plus pollué, dominé par une fraction importante de particules ultrafines (UF) et fines (F). La comparaison des sites trafic révèle que les concentrations moyennes pour chaque classe de taille sont plus élevées d'un facteur deux à Cotonou qu'à Abidjan. La caractérisation physicochimique de ces particules (carbone organique, carbone élémentaire, carbone organique soluble, ions, poussières, éléments traces) souligne que le carbone organique et les poussières sont les deux plus importants contributeurs pour les particules de taille fine et ultrafine avec plus de carbone organique à Abidjan et de poussières à Cotonou respectivement. Des études biologiques ont été menées en parallèle afin d'évaluer la réponse pro-inflammatoire induite par les particules prélevées sur chaque site, en quantifiant la libération de la cytokine IL-6 par des cellules épithéliales bronchiques humaines. Il en résulte que les particules provenant du site feu domestique sont les plus pro-inflammatoires toutes saisons confondues alors que les fractions fines et ultrafines des particules des deux sites trafic provoquent des effets comparables non négligeables à chaque saison, le site de Cotonou se démarquant par la réactivité de sa fraction grossière, liée à la présence de poussières. Les particules F et UF des sources de combustion semblent donc avoir un impact important. Ceci est confirmé par l'analyse croisée entre les données physicochimiques et toxicologiques qui montre que la composante carbonée de l'aérosol (EC, OC, WSOC) est la mieux corrélée au biomarqueur IL-6. Ce résultat nous permet de dresser des cartes régionales d'impact inflammatoire lié aux particules carbonées et à leurs sources d'émission. Ces études permettront à terme de mettre en place des solutions de réduction des émissions pour améliorer qualité de l'air et santé
This thesis is in line with the scientific objectives of the DACCIWA-WP2 program. It is our responsibility to establish a link between emissions, air pollution and health impacts in terms of inflammation of the respiratory system for urban combustion sources, typical of West Africa: traffic, domestic fires and waste burning in Abidjan (Côte d'Ivoire) and Cotonou (Benin) during the dry and wet seasons 2015-2017. Our results show that the particulate concentrations observed at all sites far exceed the recommendations of WHO. The site influenced by domestic fires is the most polluted site, dominated by a significant fraction of ultrafine (UF) and fine (F) particles. The comparison of traffic sites shows that the average concentrations for each size class are twice higher in Cotonou than in Abidjan. The physicochemical characterization of these particles (organic carbon, elemental carbon, soluble organic carbon, ions, dust, trace elements) underlines that organic carbon and dust are the two most important contributors for Fand UF particles with more organic carbon in Abidjan and dust in Cotonou respectively. Parallel biological studies were conducted to characterize the pro-inflammatory response induced by particles collected for each site quantifying the release of the IL-6cytokines by human bronchial epithelial cells. As a result, particles from the domestic fire site are the most pro-inflammatory particles whatever the season, while the fine and ultra-fine fractions of particles from the two traffic sites cause significant comparable effects for each season, with the Cotonou site distinguishing itself by the reactivity of its coarse fraction, linked to the presence of dust. The F and UF particles of the combustion sources therefore seem to have a significant impact. This is confirmed by the crossed analysis between physicochemical and toxicological data, which shows that the carbonaceous aerosol component of the aerosol (EC, OC, and WSOC) is best correlated with the IL-6 biomarker. This result allows us to draw up regional maps of the inflammatory impact linked to carbonaceous particles and their emission sources. These studies will eventually lead to the implementation of emission reduction solutions to improve air quality and health

Les populations sont exposées dans leur habitat à un nombre croissant de composés chimiques, dont les composés organiques semi-volatils (COSV). Ils se distribuent sur les surfaces, les phases particulaire et gazeuse de l’air et les poussières, participant ainsi à l’exposition des populations par ingestion, par inhalation et par contact cutané. Plusieurs de ces composés sont suspectés d’être toxiques pour l’Homme. L’objectif de cette thèse est d’évaluer, par une démarche d’évaluation des risques sanitaires, l’impact sur la santé publique des expositions aux COSV fréquemment détectés dans les logements français. Dans un premier temps, les expositions ont été estimées pour 32 composés à partir de données de contamination et de facteurs humains d’exposition comme le poids, le volume respiratoire, le temps passé dans l’habitat, etc. Les voies orale, pulmonaire et cutanée ont été agrégées pour les COSV les plus préoccupants présents dans l’habitat et pour plusieurs tranches d’âge de la naissance à 30 ans. Dans un second temps, les risques pour la santé humaine ont été modélisés à partir de ces expositions et des données disponibles sur leur toxicité. Chaque composé a été pris en compte individuellement mais également en mélange sous l’hypothèse d’additivité des doses. Ce travail a permis l’obtention de distributions représentatives des expositions des populations dans l’habitat en France et d’identifier les voies et les médias dominants pour chaque composé ainsi que les COSV les plus à risque pour une certaine proportion de la population française
In housing, people are exposed to an increasing number of chemicals, including semivolatile organic compounds (SVOCs). SVOCs are present on surfaces, in the gas phase, airborne particles and settled dust. Humans are exposed through ingestion, inhalation and dermal contact. Many of these compounds have suspected toxic effects on human health. The objective of this thesis is to assess, by a risk assessment approach, the public health risk posed by the exposure to SVOCs frequently detected in French dwellings. At first, indoor exposures were estimated for 32 compounds from contamination data and human parameters such as body weight, inhalation rate, time spent in dwellings etc. Ingestion, inhalation and dermal contact exposure pathways were aggregated for the indoor SVOCs of greatest concern and for several age groups from birth to age 30. In a second step, human health risks were modeled from these exposures and from available toxicity data. Each SVOC was considered separately and also in mixtures, based on the assumption of dose additivity. This work provided exposures distributions representative of the French population and identified the dominant media and exposure routes for each compound as well as the most at risk SVOCs for a certain portion of the French population

Addis-Abeba bénéficie d'un taux de raccordement au réseau d'adduction d'eau potable exceptionnel. Mais l'étude du vécu des usagers permet d'évaluer la réalité de l'accès à l'eau potable. Les stratégies de ravitaillement sont soumises à l'inconstance de l'offre et aboutissent souvent à une dégradation de l'eau collectée avant son ingestion expliquant nombre de maladies hydriques. La capitale éthiopienne se caractérise par la prépondérance de l'assainissement individuel et par le détournement de fonction du réseau séparatif pluvial. Par conséquent, les cours d'eau urbains, espaces marginalisés, font office de réseau d'égouts pour les eaux usées domestiques et industrielles. La situation d'assainissement s'avère être le facteur principal du danger sanitaire lié à l'eau, d'où l'importance du péril fécal dans le profil sanitaire de la population. L'approche du risque dans le cadre d'une étude sur l'eau et la santé en ville permet d'esquisser une représentation environnementale d'Addis-Abeba, Une étude multisectorielle d'amont en aval, au sein du cycle de l'eau, révèle des dysfonctionnements urbains, un décalage entre le danger sanitaire objectif et les différentes représentations du risque, ainsi que les éléments les plus vulnérables comme le réseau d'adduction d'eau potable. Enfin, la politique urbaine n'a pas le monopole de la gestion du risque. A l'inverse, les habitants n'ont pas pour seul statut celui de pollueurs ou de victimes potentielles d'un danger avéré, mais s'approprient aussi le risque sanitaire. Malgré un contexte où les maladies liées à l'eau sont difficilement contournables, la ville fonctionne et la population développe ses propres stratégies de résistance.

L'Équateur est le 5ème pays producteur de pétrole en Amérique du Sud. Les étapes d'extraction et de raffinage génèrent des déchets contentant des métaux co-émis avec les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs), connus pour leurs effets cancérogènes et toxiques chez l'homme. Dans ce contexte et dans le cadre du programme ANR MONOIL, le premier objectif de cette thèse était de déterminer la distribution des métaux dans l'environnement sur les provinces d'Orellana et Sucumbíos (zones d'extraction du pétrole en Amazonie, " NAR ") et dans la ville d'Esmeraldas (raffinerie, sur la côte Pacifique," NPC "). Le 2ème objectif était d'étudier le transfert des métaux depuis le sol ou l'air vers les cacaoyers, largement cultivés en Equateur, et d'en déterminer les impacts sur la santé après ingestion. Enfin, le 3ème objectif était de surveiller la qualité de l'air (PM10) afin d'évaluer l'impact des activités anthropiques et le potentiel oxydatif des particules. Des sols et des cultures ont été collectés dans 31 fermes entre 2014 et 2016. Des échantillons d'air ont été prélevés mensuellement sur 3 sites, à proximité des plateformes pétrolières et de la raffinerie. La composition chimique (teneurs en métaux, carbone organique et élémentaire, ions, sucres, polyols, HAPs) a été déterminée dans les PM10. L'évaluation des risques sanitaires a été réalisée via 3 voies d'exposition. Les effets non cancérogènes et cancérogènes ont été quantifiés à l'aide de l'Indice de Risque (HI) et du Risque Total de Cancer (TCR). La bioaccessibilité du Cd par ingestion a été déterminée avec le test BARGE dans les pâtes et fèves de cacao. La formation d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) a été quantifiée par spectrophotométrie en utilisant 3 essais acellulaires: DTT, AA et DCFH. Les résultats montrent que dans 72% des sites, les concentrations en Ba, Co, Cu, Cr, Ni, V et Zn dans les sols dépassent les limites de la législation équatorienne. Pour la plupart des cultures, les concentrations en métaux sont inférieures aux limites de détection, sauf pour le Cd dans le cacao et le Pb dans le manioc, qui dérogent aux normes de qualité alimentaire. Les cacaoyers accumulent le Cd dans les feuilles, les cabosses et les fèves. Comme la teneur en Cd du pétrole est inférieure à la limite de détection, les produits agrochimiques et les intrants organiques peuvent être incriminés. Près de 100% de la teneur totale en Cd dans les pâtes et fèves de cacao est bioaccessible par ingestion. Le risque pour la santé après consommation de chocolat oscille entre faible et élevé, selon la quantité ingérée. Dans les PM10, le Ba et le Mo, traceurs spécifiques des activités pétrolières, ont montré des valeurs beaucoup plus élevées que celles enregistrées dans les sites industriels. Les ratios OC/EC étaient plus élevés en Amazonie, suggérant des émissions biogéniques plus importantes. La teneur en HAPs est plus élevée sur la côte, cependant les niveaux de BaP étaient inférieurs aux limites de l'UE. Les résultats du potentiel oxydatif ont montré que les composés émis par l'industrie pétrolière (HAPs, Ba, Ni, Zn), par la combustion de la biomasse (sucres) dans le NAR ainsi que les traceurs industriels dans le NPC (As, Ba, Ni, NH4+) corrèlent avec la génération de ROS. Les principales voies d'exposition aux métaux sont l'ingestion et l'inhalation et, dans une moindre mesure, le contact dermique avec le sol. Les enfants tout comme les adultes sont vulnérables aux effets toxiques de ces composés. Enfin, d'autres facteurs comme la déforestation, l'agriculture et les émissions naturelles (volcans) dans le NAR mais aussi les industries dans le NPC contribuent également aux dégâts environnementaux constatés et aux effets néfastes sur la santé
Ecuador is the 5th crude oil producer country in South America. Oil extraction and refining generate toxic waste containing metals co-emitted with polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), naturally present in crude oil or added during production, and known for their carcinogenic and toxic effects in humans. In this context and as a part of the ANR MONOIL program, the first aim of this PhD research was to determine the distribution of metal(loid)s in the environment in the provinces of Orellana and Sucumbíos (oil extraction, North Amazon " NAR ") and the city of Esmeraldas (oil refining, North Pacific Coast, " NPC "). The second aim was to determine if there was a transfer of toxic metals, such as Cd, from soil or air to cacao crops, widely cultivated in Ecuador, and if the consumption of cacao-based products could imply risks for human health. Finally, the third aim was to monitor air quality over 2 years in both areas to assess the impact of anthropogenic activities and the oxidative burden of particulate matter (PM10). Soils and local crops were collected in 31 small-scale farms, between 2014 and 2016. Monthly PM10 samples were collected in 3 sites, in the vicinity of oil platforms close to the refinery. PM10 chemical composition (contents in metals, organic and elementary carbon (OC, EC), ions, sugars, polyols, PAHs) was determined. Human health risk assessment was performed taking into account ingestion, inhalation and dermal contact. Non carcinogenic and carcinogenic effects were quantified using the Hazard Index (HI) and the Total Cancer Risk (TCR). Bioaccessibility of Cd after ingestion was determined by the BARGE in vitro test in cacao beans and liquors. In aerosols, reactive oxygen species (ROS) formation was quantified using 3 acellular assays: DTT (dithiothreitol), AA (ascorbic acid) and DCFH (2',7'-dichlorodihydrofluorescein). Ba, Co, Cu, Cr, Ni, V and Zn concentrations in 72% of the study soils exceeded the limits of the Ecuadorian legislation. For most of the crops, elements were below the limits of detection but, Cd in cacao and Pb in manioc were above the international standards for food quality. Cacao trees accumulate Cd in leaves, pod husks and beans. Because Cd contents in crude oil were below the detection limits, agrochemical products and natural inputs may also be important sources. Almost 100% of the total Cd content in cacao beans and liquor was bioaccessible by ingestion. The health risk after chocolate consumption was low to high, depending on the ingestion rate and the cacao liquor percentage. In PM10, As, Cd, Ni and Pb were below the EU thresholds. However, Ba and Mo, specific tracers of oil activities, used as weighting agents or catalyzers during drilling and refining, showed values much higher than those recorded in other urban-industrialized sites. PM10 composition depended on oil activity. OC/EC ratios were higher in the NAR (oil extraction) than in the NPC (oil refining), suggesting that biogenic emissions were more important in the Amazon area. PAHs contents were higher in the NPC, but levels of benzo-a-pyrene were below the EU limits. Oxidative potential results showed that compounds emitted by oil industry (PAHs, Ba, Ni, Zn) and by biomass burning (sugars) in the NAR as well as industrial tracers in the NPC (As, Ba, Ni, NH4+) were correlated with ROS generation. Regarding residential exposure, the main routes of exposure to metal(loid)s were first ingestion, inhalation and in a small extent soil dermal contact, being both children and adults vulnerable. Finally, the oil Ecuadorian environment is not only contaminated by oil activities. Other factors like deforestation, agriculture and natural emissions (volcanos) in the NAR and industries in the NPC also contribute to environmental damages and may lead to adverse health effects

Le transport est un facteur important de la croissance urbaine et de la viabilité des centres urbains mais il est également responsable de nombreuses nuisances telles que le bruit, la pollution de l'air et les accidents de la route, qui causent aujourd'hui de nombreux impacts sur la santé, telles que la gêne. L'objectif principal de notre thèse était d'identifier les déterminants (sociodémographiques, socioéconomiques, liés à la mobilité quotidienne) d'une gêne ressentie vis-à-vis du bruit, de la pollution de l'air et des accidents de la route. L'objectif secondaire était d'identifier les déterminants de la perception du risque sanitaire vis-à-vis de ces trois nuisances et du ressenti des effets du bruit et de la pollution de l'air sur sa propre santé ou celle de son entourage ; dans le but in fine de voir si des inégalités sociales se dessinaient dans le champ de cette problématique. Pour ce faire, deux études transversales ont été menées en population générale, dans le département du Rhône en 2013 puis en 2014 respectivement. La principale conclusion de notre étude est que le milieu socioéconomique ne joue un rôle prédominant ni dans l'expression de la gêne ni dans la perception du risque sanitaire. En revanche, les usagers des modes doux (marche, vélo) et des transports publics sont plus gênés par la pollution de l'air et le bruit du trafic routier comparés aux usagers motorisés. Par ailleurs, la gêne liée à la pollution de l'air influencerait le ressenti des effets du bruit et de la pollution de l'air sur sa propre santé. Nos résultats devraient être utiles aux décideurs politiques dans le cadre des politiques urbaines. Créer un environnement plus « friendly » en réduisant l'utilisation des voitures, en promouvant l'utilisation des modes doux, en améliorant les transports en commun et leur utilisation, en développant des installations pour les piétons et pour les cyclistes - toutes ces mesures sont autant de mesures nécessaires pour réduire les nuisances dus au trafic routier et ainsi le sentiment de gêne et d'insécurité
An important factor supporting urban growth, and the viability of the urban centers, is transportation but road transport is still a common important source of traffic accidents, noise, and air which have heavy consequences on public health such as annoyance. The main objective of our thesis was to identify the determinants of each kind of trafficrelated annoyance (sociodemographic, socioeconomic, daily mobilty). The secondary objective was to identify the determinants of health risk perception and the feelings of health effects on his own health. Then, tow cross-sectional studies have been conducted in the general population, in the Rhône Department, in France. The main finding of our study is that the socioeconomic level doesn’t play a rule neither in the expression of annoyance nor in the health risk perception. However, active travel modes and public transport users are highly annoyed by traffic air pollution and road-traffic noise more than motorized users. Moreover, annoyance related to air pollution seemed to influence the feeling of health effects of noise and air pollution. Our results should be useful for urban policies. Create a friendly environment by reducing the use of cars, promoting non-motorized or “active” travel mode use (walking, cycling), to improve public transport and to promote the use of public transport, avoiding to add noisy road infrastructure near population centers, to develop facilities for pedestrians and for cyclists - all of these measures are needed to reduce road-traffic nuisances and the feeling of annoyance

Les sites pollués (sol ou eaux souterraines) représentent un potentiel de risque pour la santé humaine et l’environnement. Il existe des outils d’aide à la gestion, en complément des mesures in-situ, qui permettent d’estimer rapidement et à moindre coût les risques sanitaires associés à l’exposition des polluants gazeux du sol dans les espaces intérieurs afin d’établir des mesures de prévention et/ou correction. Cependant, et malgré leur intérêt, il a été montré dans la littérature qu’il existe des différences importantes entre les concentrations intérieures mesurées et les estimations des outils existants. Ces incertitudes reposent principalement sur trois aspects : une mauvaise caractérisation du site, une modélisation incomplète des voies et mécanismes de transfert, ou bien du fait de négliger l’influence de certains paramètres sur le transfert. Par exemple, le fait de négliger la latéralité de la source reste une explication plausible des limites des modèles classiques de transfert. Les auteurs conviennent que la migration latérale joue un rôle important sur l’atténuation de la concentration intérieure en polluant, contrairement aux scénarios de source homogène ou continue, où les vapeurs migrent uniquement de manière verticale vers le bâtiment. Ainsi, lorsque la source est latéralement décalée vis-à-vis du bâtiment, les vapeurs vont migrer préférentiellement vers l’atmosphère et moins vers le bâtiment générant une atténuation plus importante de la concentration intérieure. Dans ce contexte, l’objectif principal de ces travaux de thèse est la contribution à l’amélioration des outils d’aide à la gestion afin d’élargir leur plage d’application. Pour ce faire, des nouveaux modèles ont été développés permettant de tenir compte de la latéralité de la source dans l’estimation de la concentration intérieure en polluant. Le développement de ces modèles est réalisé à partir de l’expérimentation numérique et l’analyse adimensionnelle sur la base des outils existants (modèles semi-empiriques construits en considérant une source continue). La combinaison de ces deux approches permet d’une part, de garder la capacité des modèles source continue de tenir compte des propriétés physiques du sol (perméabilité, coefficient de diffusion, …) et des caractéristiques du bâtiment (typologie de soubassement, dépression, volume, …), et d’une autre part, de mieux préciser la position de la source dans le sol en considérant l’influence de sa latéralité dans les estimations. Ces nouveaux modèles ont été issus d’une analyse comparative permettant de vérifier la cohérence et la précision des estimations vis-à-vis d’un modèle numérique (CFD), de données expérimentales et de modèles existants dans la littérature. Finalement, ces expressions ont été intégrées dans un code de ventilation (MATHIS-QAI) permettant de mieux préciser les caractéristiques des environnements intérieurs (système de ventilation, perméabilité à l’air de l’enveloppe, volume du bâtiment, …) et de réaliser des estimations des niveaux de concentration en fonction des variations temporelles (vitesse du vent, température extérieure, …) au cours du temps. À partir d’une étude paramétrique il a été montré que malgré l’impact non-négligeable des caractéristiques du bâtiment, l’influence de la latéralité de la source sur l’atténuation de la concentration intérieure en polluant reste prédominante (atténuation de plusieurs ordres de grandeur quand la source est décalée latéralement du bâtiment en comparaison à une source continue). Cependant, préciser les caractéristiques du bâtiment (soubassement, système de ventilation, perméabilité à l’air de l’enveloppe,…), ainsi que les conditions météorologiques uniques de chaque projet de construction, permet d’augmenter la précision des estimations en évitant la mise en œuvre de solutions extrêmes ou bien encore, de mesures inadaptées
Polluted sites and most precisely vapor intrusion represents a potential risk for human health and its environment. Various screening-level and analytical models have been proposed in order to evaluate vapor intrusion and provide assessment tools for exposure risk. However, some in situ investigations show significant differences between predicted and measured indoor concentrations leading eventually to misleading conclusions and inappropriate solution implementations. These uncertainties are mainly associated with a poor characterization of the site, an incomplete modeling of transfer pathways and mechanisms, or by neglecting certain influencing parameters on this transfer. For example, ignoring the lateral source/building separation may serve as possible explanation of the uncertainties presented by the conventional models based on a homogeneous source distribution assumption. The authors agree that lateral migration plays an important role in the attenuation of the indoor concentration. In homogeneous or continuous source scenarios vapors may migrate mainly vertically towards the building. However, lateral source may promote lateral migration to the atmosphere and less into the building generating a greater attenuation of the indoor concentration. In this context, the main objective of this thesis work is to contribute to the improvement of the assessment and management risk tools in order to improve the accuracy of their estimations and increase their range of application. To do this, new vapor intrusion models are developed considering the lateral source/building separation. These models are built on a numerical experimentation and dimensionless analysis based on existing models (semi-empirical models considering a homogeneous source distribution). The combination of these two approaches allows, on the one hand, to maintain the aptitude of the existing models to consider the physical properties of the soil (permeability, diffusion coefficient, …) and the characteristics of the building (type of construction, building depression, volume,…), and on the other hand, to better precise the position of the source in the soil taking into account the influence of the lateral source/building separation in the estimations. From a comparative analysis, the accuracy of these new expressions is verified comparing to the proposed numerical model (CFD), experimental data and existing models in the literature. Finally, the proposed expressions were coupled with a ventilation code (MATHIS-QAI) allowing to better specify indoor characteristics (ventilation system, air permeability of the envelope, volume of the building, …) and estimate indoor air concentration levels as a function of environmental variations (wind speed, outside temperature, …) over time. From a parametric study it was shown that despite the significant impact of the characteristics of the building, the influence of the lateral source/building separation remains predominant on the attenuation of the indoor concentration (attenuation of several orders of magnitude when the source is laterally offset of the building compared to a homogeneous source). However, specifying the characteristics of the building (construction type, ventilation system, air permeability, …) and weather conditions may increase the accuracy of the estimation avoiding the implementation of extreme solutions or insufficient actions

Dans le cadre des recherches menées dans le domaine de la sûreté des réacteurs nucléaires, la problématique de la formation des oxydes d'iode dans l'enceinte de confinement par la destruction d'iodures organiques lors d'un accident grave a été étudiée avec les moyens du domaine de la chimie atmosphérique.La cinétique de destruction d'iodures organiques (tels que CH3I, CH2I2, CHI3, C2H5I, n-C3H7I et i-C3H7I) par les radicaux OH et O a d'abord été étudiée avec un système de Photolyse Flash – Résonance Fluorescente, dans des conditions représentatives de l'enceinte d'un accident de réacteur nucléaire accidenté. Des constantes cinétiques et leurs énergies d'activation ont été déterminées, dont certaines pour la première fois dans la littérature. Les mécanismes d'oxydation par OH et O des iodures organiques sont soit par abstraction d'un atome d'hydrogène, soit par la formation d'un complexe, menant à l'arrachement de l'atome d'iode. Ensuite, une analyse avec le code IODAIR a permis de réactualiser certaines cinétiques et de compléter ce code avec l'ajout de nouvelles réactions publiées récemment. Une comparaison de la cinétique globale de destruction de CH3I par OH et O dans le code IODAIR et de la constante cinétique globale inclue dans le code ASTEC/IODE a mis en évidence une différence d'un facteur environ 2, ce qui montre l'influence de ces deux radicaux (et principalement de O) sur la destruction des iodures organiques. L'autre voie de destruction majoritaire serait par rayonnement électronique. Les autres radicaux comme H ou N ne contribueraient que très peu à leur disparition
Within the framework of the research in the nuclear reactor safety field, the iodine oxides formation by organic iodides destruction in the containment has been studied with the means of the atmospheric chemistry field. The destruction kinetics and their activation energy of organic iodides by OH and O radical has been quantified by a Flash Photolysis system able to monitor the oxidant radicals by resonance fluorescence. Those results have been published and some of them for the first time in the literature. The mechanisms leading to the organic iodides destruction are either by a hydrogen atom abstraction, either by the formation of a complex, depending on the organic iodide involved. Then, certain kinetics reactions have been updated in the IODAIR code. Other reactions have been added based on the recent literature available. A comparison of the kinetics destruction of CH3I by OH and O with IODAIR and the global kinetics of destruction in ASTEC/IODE showed a difference of about 2 which shows the importance of these two radicals (and mainly O) in those destruction processes. The other main path of destruction would be by electron radiation. Other radicals like H and N would not contribute significantly to organic iodides destruction. A sensitivity analysis highlighted that organic iodides would mostly be destroyed into iodine oxides with a almost complete conversion within a few hours. Finally, an atmospheric chamber has been used to quantify iodine oxides growth, density and composition. Under the conditions studied, their formation is fast. Particles sizes of about 200- 400 nm are formed within a few hours

Les polychlorobiphényles (PCB) et notamment les congénères les plus présents dans les sites et sols pollués, les PCB non dioxin like, constituent un danger sanitaire potentiel. Le risque associé est exacerbé chez le jeune enfant (6 mois à 3 ans) du fait, notamment, de son comportement exploratoire qui, de plus, a lieu durant une période critique de la croissance. L'objectif principal de cette thèse a été de caractériser l'impact des caractéristiques du sol sur la biodisponibilité relative des PCB. Les résultats in vivo ont montré l'impact des caractéristiques de la matière organique des sols sur la biodisponibilité relative des PCB par l'emploi de sols artificiels. Plusieurs matières organiques standardisées ont été testées allant des matières organiques solubles (acides fulviques, acides humiques) à une matière organique à la condensation maximale : le charbon actif. Ces éléments ont permis de montrer de larges variations de biodisponibilité relative allant d'une biodisponibilité relative nulle (charbon actif) à 100% (acide fulvique). Ces données soulignent l'importance de la condensation de la matière organique dans la rétention des PCB durant les processus digestifs. L'impact de caractéristiques (contenu en carbone organique, argile, black carbon, pH, concentrations en PCB) de sols historiquement contaminés sur la biodisponibilité a ensuite été évalué. Le taux de carbone organique et en black carbon sur la rétention des PCB. Toutefois la biodisponibilité relative demeure supérieure à 45% quel que soit le sol étudié. Les PCB sont donc peu retenus par le sol. Ainsi, l'exposition aux PCB via l'ingestion de sol semble proportionnelle à la quantité ingérée
Polychlorobiphenyls (PCBs) and, overall, non-dioxin-like PCBs (NDL-PCBs) the most abundant congeners in contaminated environmental matrices, constitute a potential health hazard. This risk is even more acute for young children (6 month to 3-year-old) because of their mouthing activities and because this exposure occurs during a critical part of their growth. The main objective of this thesis was to characterise the impact of soil's characteristics on the relative bioavailability of PCBs. The impact of the soil organic matter characteristics on the relative bioavailability of PCBs was assessed using artificial soils. Several standardised organic matters were tested ranging from soluble organic matters (fulvic acids, humic acids) to one organic matters highly condensed, activated carbon, a model of black carbon. These elements lead to show important variations in terms of relative bioavailability from 0% (activated carbon) to 100%, maximal relative bioavailability (fulvic acids). These findings highlight the importance of OM condensation in terms of PCB retention during the digestive processes. Then, the Impact of organic carbon, black carbon and clay content, pH, NDL-PCBs concentrations in historically contaminated soils on bioavailability and bioaccessibility was assessed. These approaches tended to show the importance of OC and BC content on retention of PCBs. Relative bioavailability was found to be higher than 45%, whatever the soil. Thus, PCBs retention in contaminated soils appears rather limited. Finally, exposure to PCBs via soil ingestion appears proportional to the quantity ingested

Le cadmium (Cd) est un élément toxique. Les activités humaines ont contaminé un large éventail de sols agricoles. L'exposition de l'homme au Cd se fait majoritairement par voie alimentaire, notamment à travers les aliments de base tels que les céréales. Le blé dur accumule naturellement plus de Cd dans ses grains que les autres céréales. Une fraction significative de la production française de blé dur dépasse la limite réglementaire européenne fixée pour le Cd. Il est donc nécessaire de réduire l'accumulation de Cd dans les grains de blé dur. Cette thèse portant sur l'écophysiologie de l'allocation du Cd aux grains chez le blé dur a pour ambition d'aider au développement de stratégies agronomiques visant à réduire le niveau de contamination en Cd du blé dur et de ses dérivés.Dans un premier temps, nous avons étudié la relation entre la structure de la biomasse aérienne et l'allocation de Cd aux grains. Nous avons fait l'hypothèse que la répartition de la biomasse aérienne entre pailles et grains était un facteur déterminant de l'allocation du Cd aux grains. Huit cultivars Français de blé dur - de hauteur de paille contrastée - ont été cultivés en présence de Cd. Comme prévu, le principal facteur expliquant la différence d'accumulation de Cd dans le grain était la structure de la biomasse aérienne. Les cultivars allouant une plus grande proportion de leur biomasse aérienne aux pailles - autrement dit les cultivars à longue tige - avaient tendance à accumuler moins de Cd dans leurs grains, car les tiges et les feuilles sont des puits de Cd en concurrence avec les grains lors de leur remplissage.Les minéraux importés dans les grains proviennent soit de leur absorption directe par la racine après l'anthèse, soit de leur remobilisation depuis des réserves constituées avant l'anthèse. La deuxième partie de ce travail a été consacrée à déterminer l'importance quantitative de ces deux « sources » pour le Cd chez le blé dur, et de préciser comment leur contribution relative varie entre cultivars et avec le niveau d'azote (N). Le traçage isotopique a été utilisé pour suivre le flux de Cd absorbé après l'anthèse. L'impact du niveau d'azote a été testé en privant la moitié des plantes de N après l'anthèse, sur deux cultivars montrant une capacité contrastée à accumuler le Cd dans leurs grains. La contribution de la remobilisation a été estimé à 50%, ce qui signifie que la moitié du Cd accumulé dans les grains provenait du Cd prélevé après l'anthèse. Le Cd a été remobilisé à partir des tiges, peut-être des racines, mais pas à partir des feuilles. La contribution de la remobilisation n'a pas varié entre les deux cultivars, de sorte qu'aucune relation entre la « source » de Cd et son niveau d'accumulation dans le grain n'a été mise en évidence. La privation d'azote en phase de remplissage a stimulé la remobilisation de N sans affecter celle de Cd, ce qui suggère que la remobilisation de Cd est un processus indépendant de la sénescence.En troisième lieu, nous avons examiné comment les caractéristiques d'allocation de Cd aux grains étaient modulées par le niveau d'exposition au Cd. [...]Enfin, nous nous sommes intéressés à la localisation de Cd dans le grain. [...] Ce travail a fourni la première carte de localisation de Cd dans un grain de blé dur. La distribution de Cd s'est caractérisée par une forte accumulation de Cd dans le sillon et par une dissémination dans l'endosperme amylacé plus prononcée que celle de Fe et Zn
Cadmium (Cd) is a toxic element. Human activities have contaminated a wide range of agricultural soils. Most of Cd entering human bodies is through the dietary intake, and especially through staple food like cereals. Durum wheat naturally accumulates more Cd in its grains than other cereals. A significant fraction of the French durum wheat production has been found to exceed the European regulatory limit set for Cd. There is thus a need to reduce the accumulation of Cd in durum wheat grains. This thesis is dedicated to a better understanding of the ecophysiology of Cd allocation to the grains in durum wheat, with the ambition of helping to find agronomic strategies to reduce the Cd contamination level of durum wheat products.In first, we investigated the relationship between the aboveground partitioning of Cd and the shoot allometry. We hypothesized that the partitioning of shoot biomass between grains and straws is a driver of the allocation of Cd to the grains. Eight French durum wheat cultivars differing in their stem height were grown in presence of Cd. As expected, the main factor explaining the difference in their grain Cd was the shoot biomass partitioning. Cultivars allocating a higher proportion of their aerial biomass to the straws, i.e. long-stem cultivars, tended to accumulate less Cd in their grains because stems and leaves are sinks for Cd in competition with developing grains.Minerals imported into cereal grains originate from either direct post-anthesis root uptake or from the remobilization of pre-anthesis stores. The second part of this work was dedicated to determine the quantitative importance of these two pathways for Cd in durum wheat, and how their relative contribution vary between cultivars and with the level of nitrogen (N) supply. Stable isotopic labelling was used to trace the flux of Cd taken up post-anthesis. The impact of N supply was tested by depriving half of the plants of N after anthesis, in two cultivars showing a contrasted ability to accumulate Cd in their grains. The contribution of Cd remobilization was around 50%, which means that half of Cd in grains originated from Cd taken up pre-anthesis. Cd was remobilized from stems, possibly from roots, but not from leaves. The contribution of remobilization did not vary between the two cultivars so that no relationship between the pathway and the level of accumulation of Cd in grain was evidenced. Post-anthesis N deprivation triggered the remobilization of N without affecting that of Cd, which suggests that Cd remobilization is a senescent-independent process.In third, we investigated how the characteristics of Cd allocation to the grains was affected by the level of Cd exposure. [...]In last, we focused on how Cd was distributed within durum wheat grains. [...] This work provided the first map of Cd localization in durum wheat grains. Cd distribution was characterized by a strong accumulation of Cd in the crease and by a non-negligible dissemination in the starchy endosperm, as compared to Fe and Zn