Littérature scientifique sur le sujet « Biomarqueurs environnementaux »

Les troubles du spectre de l’autisme (TSA) « naissent » in utero à la suite d’évènements pathologiques génétiques ou environnementaux. Le diagnostic des TSA n’est cependant effectué que vers l’âge de 3-5 ans en Europe et aux États-Unis. Un pronostic précoce permettrait pourtant d’atténuer la sévérité des atteintes cognitives, grâce à des approches psycho-éducatives. Une large panoplie d’approches a été suggérée pour établir un pronostic précoce des TSA, se fondant sur l’imagerie cérébrale, sur des enregistrements EEG, sur des biomarqueurs sanguins ou sur l’analyse des contacts visuels. Nous avons développé une approche fondée sur l’analyse par machine learning des données biologiques et échographiques recueillies en routine, du début de la grossesse au lendemain de la naissance, dans les maternités françaises. Ce programme qui permet d’identifier la presque totalité des bébés neurotypiques et la moitié des bébés qui auront un diagnostic de TSA quelques années plus tard, permet aussi d’identifier les paramètres ayant un impact sur le pronostic. Si quelques-uns d’entre eux étaient attendus, d’autres n’ont aucun lien avec les TSA. L’étude sans a priori des données de maternité devrait ainsi permettre un pronostic des TSA dès la naissance, ainsi que de mieux comprendre la pathogenèse de ces syndromes et de les traiter plus tôt.

Les premiers épisodes psychotiques sont précédés par une phase pauci-symptomatique de 2 à 4 ans pendant laquelle les symptômes psychotiques sont présents à un niveau infraliminaire en sévérité ou en fréquence. Initialement, les patients présentent des troubles peu spécifiques tels que fléchissement scolaire, problèmes de concentration et repli, ou encore anxiété, agitation et dépression, alors que les premiers symptômes positifs atténués surviennent plus tardivement. Les critères cliniques « d’état mental à risque » (AR) identifient des patients dont 10 à 40 % feront une transition psychotique dans l’année. Les troubles cognitifs apparaissent tôt et ressemblent à ceux identifiés dans la schizophrénie, à un niveau moindre de sévérité, touchant mémoire de travail, attention, organisation et planification. La valeur prédictive de ces biomarqueurs cognitifs doit être précisée mais les revues récentes montrent l’intérêt des bilans étendus en parallèle aux évaluations cliniques, augmentant la valeur prédictive (60–80 %) et pointant particulièrement les déficits de la fluence verbale, de mémoire, de cognition sociale. Certains troubles cognitifs pourraient refléter le cœur même du processus psychotique (atteinte de la mémoire autobiographique, de la perception du self). La période de psychose non traitée influence le pronostic fonctionnel et la qualité de rémission ultérieure, justifiant l’intérêt d’un repérage précoce des sujets à risque de conversion psychotique. L’identification des troubles cognitifs associés aux phases précoces et l’étude de leur chronologie d’apparition ont un intérêt scientifique pour mieux comprendre les bases cérébrales de la transition psychotique mais également pronostique. Le suivi précoce visera des facteurs environnementaux aggravants (consommation de cannabis, stress, isolement) et pourrait permettre de définir des programmes de remédiation cognitive spécifiques au sujet et au stade de la maladie, qui pourraient permettre de limiter ou empêcher l’évolution vers la psychose. Ces observations soulignent l’intérêt du développement de centres spécialisés dans l’évaluation des jeunes adultes et les pathologies émergentes.

Résumé Les organismes aquatiques de l’estuaire du Saint-Laurent (ESL) et du fjord du Saguenay (FS) sont exposés à des mélanges complexes de composés toxiques pouvant avoir un impact sur les populations, seuls ou en interaction avec d’autres facteurs environnementaux. L’objectif de cet article est de résumer l’information sur les effets biologiques des contaminants dans l’ESL et le FS obtenue à l’aide de poissons sentinelles. Trois études de cas démontrent la complémentarité de l’information obtenue avec différentes espèces. Les études sur l’anguille d’Amérique (Anguilla rostrata) montrent comment des poissons migrateurs peuvent être un vecteur important de contamination pour les prédateurs de haut niveau trophique de l’ESL. Des lésions prénéoplasiques au foie chez les anguilles en migration, probablement liées à une exposition aux hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) sur leurs aires de croissance, sont un exemple d’effet à long terme de contaminants qui ne persistent pas dans les tissus des poissons. La présence d’adduits à l’ADN a été démontrée chez les poulamons atlantiques (Microgadus tomcod) résidents dans l’ESL et permet de comparer les niveaux d’exposition aux HAP génotoxiques entre l’ESL et d’autres estuaires de la côte Atlantique. Les études sur le poulamon ont aussi révélé une interaction entre leur période de jeûne hivernal et les produits organiques persistants (POP) menant à une augmentation transitoire des concentrations de POP dans le foie et à une dysfonction hépatique. Des échantillonnages sur le terrain, couplés à des expositions en cages in situ et à des expériences en laboratoire, ont permis de mettre évidence chez des plies canadiennes (Hipoglossoides platessoides) exposées à des sédiments contaminés de la baie des Anglais, des altérations immunitaires causant une augmentation de la susceptibilité aux maladies infectieuses. Les futures études devraient poursuivre le développement de biomarqueurs pour différents groupes de contaminants et les utiliser chez des espèces de poissons clés, à des stades sensibles de leur cycle de vie, en combinant différentes approches expérimentales multistresseurs à des études de surveillance sur le terrain.

La transition épithélio-mésenchymateuse (TEM) est un processus qui interviendrait lors des étapes précoces (fibrose) et tardives (métastases) de cancérogenèse. Elle consiste en la perte des caractères cellulaires épithéliaux tels que les jonctions adhérentes, pour le gain de propriétés mésenchymateuses, et confère ainsi aux cellules la capacité de migration et d'invasion. Nos travaux ont eu pour objectifs d'identifier et de caractériser, sur des cellules d'origine hépatique, des biomarqueurs de TEM, afin d'évaluer de manière prédictive et fiable les effets pro-tumoraux de contaminants chimiques environnementaux. Nous avons d'abord décrypté les évènements cellulaires et moléculaires intervenant en réponse à des inducteurs de TEM, tels que le TPA sur la lignée HepG2 et le TGFβ sur des hépatocytes humains en culture primaire. Puis, combinés à l'utilisation d'une technologie innovante de mesure de l'impédance cellulaire en temps réel et à d'autres biomarqueurs (apoptose, cycle cellulaire…), ces travaux nous ont permis d'estimer l'impact de pesticides dans l'initiation de la TEM et leur potentiel cancérogène sur le foie
The epithelial to mesenchymal transition (EMT) is a process that occurs during the early (fibrosis) and late (metastases) stages of carcinogenesis. It is defined as the loss of epithelial characteristics such as cell adherent junctions and the gain of mesenchymal properties, thereby conferring to cells the ability to migrate and invade. Our objectives were to identify and characterize, in hepatic cells, EMT biomarkers that could reliably predict pro-tumoral effects of environmental chemical contaminants. We first characterized the cellular and molecular events that occur in response to EMT inducers, such as TPA on cell line HepG2 and TGFβ on human hepatocytes in primary culture. Then, using an innovative technology capable of measuring real time cellular impedance alongside other biomarkers of such as apoptosis and the cell cycle, we estimated the impact of pesticides on EMT and assessed their carcinogenic potential on liver

Dans le cadre d'une gestion durable des sites et sols pollués (SSP), cette thèse avait pour objectif général d’améliorer les évaluations des risques environnementaux (ERE) et sanitaires (ERS).Des concentrations internes de références (TGV) ont été déterminées ex situ pour des métal(loïde)s, des hydrocarbures aromatiques polycycliques (PAH) et des polychlorobiphényles, de même que des indicateurs globaux, tels que les indices ex situ de somme des excès de transferts (GSET) et de risques écotoxicologiques (GERITOXE). Ces indicateurs ont été appliqués à 68 sols diversement contaminés et ont montré que ce ne sont pas nécessairement les sols les plus contaminés qui présentent les risques les plus élevés. Il a été montré que les excès de transferts de métal(loïde)s pour l’escargot sont, à la différence des transferts non-anomaliques provenant du fond pédogéochimique, plus influencés par la concentration totale que par les propriétés physico-chimiques des sols. Au-delà de ces influences, se posait également la question de l’influence des spécificités des sites sur la biodisponibilité des contaminants pour l’escargot. Cela a été investigué dans un essai inter-laboratoire aboutissant à la normalisation des approches in situ et ex situ (ISO 24032) avec lequel nous avons montré que les transferts sont globalement plus élevés ex situ qu’in situ, sauf pour quelques métaux (e.g., Cd et Mo). Nous avons ainsi pu discerner les intérêts respectifs des méthodes d’ERE in situ et ex situ et des réponses obtenues en fonction des questions scientifiques et des perspectives de gestion. La recherche de liens entre les concentrations biodisponibles et des effets écotoxicologiques spécifiques de l’escargot a été menée à différents niveaux d’organisation (traits d’histoire de vie et stabilité du génome) pour affiner l’interprétation des indicateurs globaux développés. La pertinence du couplage du test des micronoyaux avec la technique d’amplification aléatoire d’ADN polymorphe pour une évaluation de la génotoxicité dans les hémocytes a été mise en évidence. L’étude de la dynamique des télomères chez l’escargot a été mise au point et a révélé des motifs originaux. Une forte attrition des télomères durant la croissance du stade juvénile au stade sub-adulte a été caractérisée, suivie par un maintien de la longueur des télomères durant la vie adulte. Bien que des dommages génotoxiques soient identifiés et associés à des altérations de la santé des escargots exposés à des sols contaminés par des métaux et des HAP, leurs télomères ne sont pas raccourcis dans les hémocytes. Dans le contexte d’applicabilité de l’initiative One health à la gestion des SSP considérant la santé de l’homme et la santé environnementale, l’étude des expositions via les relations entre la bioaccessibilité pour l’homme et la biodisponibilité pour l’escargot de l’As, du Cd et du Pb du sol a révélé de fortes convergences. Concernant les liens entre les niveaux de risque, il a été montré que des sols identifiés comme "à risque" pour la santé humaine pouvaient présenter un faible ou une absence de transfert des contaminants vers les escargots et donc une absence de risque environnemental, offrant des perspectives de gestion alternatives.En conclusion, les résultats obtenus ouvrent de nouvelles voies vers la recherche des relations fondamentales entre la biodisponibilité environnementale et toxicologique à différents niveaux d’organisation biologique et l’identification des intérêts respectifs des approches de terrain et de laboratoire dans le cadre des évaluations des risques en fonction des questions de gestion. Des approches permettant de combiner des méthodologies d’évaluation environnementale et sanitaire sont proposées afin de mieux gérer les pollutions environnementales. Enfin, les indicateurs développés dans le cadre de cette thèse renforcent le positionnement des outils chimiques et biologiques de caractérisation ciblés à l’échelle des sites
In the context of the sustainable management of polluted sites and soils, the overall objective of this thesis was to improve environmental (ERA) and human health (HHRA) risk assessments.Threshold guide values (TGV) were determined ex situ in the land snail for metal(loid)s, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and polychlorobiphenyls (PCBs) as well as global indicators, such as ex situ indices of sum of excess transfer (GSET) and ecotoxicological risk (GERITOXE). These indicators were applied to 68 various contaminated soils and showed that it is not necessarily the most contaminated soils that present the highest risk. In addition, it was highlighted that excess metal(loid) transfers to snail are, unlike non-anomalous transfers from the soil geochemical background, more influenced by the total concentration than by the physico-chemical properties of the soils. Beyond these influences, the question also arose of the influence of site specificities on the bioavailability of contaminants to the snail. This was investigated in an inter-laboratory test leading to the standardization of the in situ and ex situ approaches (ISO 24032). It was evidenced that transfers are generally higher ex situ than in situ, except for few metals (e.g., Cd and Mo). This enable to discern the respective interests of in situ and ex situ ERA methods and the answers obtained according to scientific questions and management perspectives. The relationships between bioavailable concentrations and specific ecotoxicological effects for the snail were studied at different levels of organization (life history traits and genomic stability) to refine the interpretation of the global indicators developed. The relevance of the coupling of the micronucleus assay with the random amplification technique of polymorphic DNA for the assessment of genotoxicity in hemocytes was demonstrated. The study of telomere dynamics in the land snail has been developed and has revealed novel patterns. A strong telomere attrition during growth from the juvenile to the sub-adult stage was characterized, followed by a maintenance of telomere length during adult life. Although genotoxic damage has been identified and associated with health alterations to snails exposed to metal- and PAH-contaminated soils, their telomeres are not shortened in hemocytes. In the context of the applicability of the One health initiative to the management of polluted sites and soils considering both human and environmental health, the study of exposures with the relationships between bioaccessibility to humans and bioavailability to the snails of As, Cd and Pb in contaminated soils revealed strong convergences. Concerning the links between risk levels, it was shown that soils identified as "at risk" for human health could present a low or even absence of transfer of contaminants to snails and therefore an absence of environmental risk, offering alternative management perspectives.In conclusion, the results obtained pave the way towards the research of fundamental relationships between environmental and toxicological bioavailability at different levels of biological organization and the identification of the respective interests of field and laboratory approaches in risk assessments in relation to management issues. Approaches to combine environmental and health assessment methodologies are proposed in the aim to better manage environmental pollutions. Finally, the indicators developed within the framework of this thesis strengthen the positioning of targeted chemical and biological characterization tools at the site scale

L’application d’une approche intégrée chimie et biologie permet d’évaluer la qualité environnementale des milieux aquatiques en général et d’une lagune en particulier. La biosurveillance permet d’évaluer les effets dans le temps et dans l’espace de la présence de l’ensemble des contaminants et autres facteurs de stress dans le milieu naturel. L’influence de la température sur la réponse des biomarqueurs a été étudiée dans des conditions expérimentales sur des moules de la lagune de Bizerte exposées à du Benzo(a)pyrène. Des expérimentations in situ nous ont permis de suivre les variations des mécanismes biochimiques et physiologiques chez la moule Mytilus galloprovincialis provenant de deux sites peu et fortement contaminés de la lagune de Bizerte. Une approche couplant les interactions entre les facteurs abiotiques et biotiques dans l’espace et le temps a permis d’identifier l’élévation de température en période estivale et l’effort de ponte comme paramètres les plus impactant de la réponse métabolique d’adaptation. La réponse métabolique d’adaptation est basée sur un suivi mensuel pendant deux cycles saisonniers, d’une batterie de biomarqueurs d’exposition et d’effet (la benzopyrène hydroxylase, la glutathion S-transférase, les protéines de résistance aux multixénobiotiques, l’acétylcholinestérase, la catalase, le malonedialdéhyde, la stabilité des membranes lysosomales et les cassures des brins d’ADN (test Comet)) et des marqueurs physiologiques (indices de condition et gonadique) sur deux sites peu et fortement contaminés par les métaux lourds, les hydrocarbures aromatiques polycycliques et les polychlorobyphenils. L’étude mensuelle sur deux cycles saisonniers a également permis (1) d’appliquer l’indice de réponse biologique (IBR : Integrated Biological Response) pour une interprétation intégrée des biomarqueurs en cas d’exposition chronique et (2) de proposer des seuils sans effets (BAC : Background Assessment Criteria) et des seuils avec effets des contaminants chimiques (EAC : Evaluation Assessment Criteria) dans l’objectif de standardiser l’interprétation des biomarqueurs en surveillance d’une une lagune méditerranéenne du nord de la Tunisie
The assessment of the environmental quality of aquatic ecosystem used an integrated approach of chemistry and biology. The influence of temperature on the Response of biomarkers has been studied in experimental conditions on mussels from the Bizerte lagoon exposed to Benzo [a] pyrene. In situ experiments have allowed us to track changes in biochemical and physiological mechanisms in the mussel Mytilus galloprovincialis from two little and heavily contaminated Bizerte lagoon sites. Spatial and seasonal variations in a battery of biomarkers were analyzed in relation to environmental parameters. Approach coupling interactions between abiotic and biotic factors in space and time identified the rise in temperature in summer and effort laying the greatest impact as parameters of metabolic adaptive response. The metabolic response of adaptation is based on an monthly monitoring for two seasonal cycles, a battery of effect and exposure biomarkers (benzopyrene hydroxylase, glutathione Stransferase, multxenobiotics resistance, the acetylcholinesterase, catalase, malondialdehyde, the stability of lysosomal membranes and DNA strand breaks (Comet assay)) and physiological markers (condition and gonadic indices) on two sites and some highly contaminated by heavy metals, polycyclic aromatic hydrocarbons and polychlorobyphenils. The monthly survey of two seasonal cycles also allowed (1) to apply the biological response index (IBR : integrated biological response) for an integrated interpretation of biomarkers for chronic exposure and (2) to propose thresholds no effect (BAC : background assessment criteria ) and thresholds with effects of chemical contaminants (EAC : Environment assessment criteria ) with the aim of standardizing the interpretation of biomarkers in monitoring a Mediterranean lagoon in northern Tunisia

La Capacité de posidonia oceanica (L. ) delile, à accumuler le mercure et à le mémoriser apporte des indications interessantes sur le niveau de contamination présent et passé d'un site donné, mais n'a que peu d'intérêt pour un diagnostic précoce d'une contamination mercurielle du milieu. Seule l'utilisation de biomarqueurs, ou changements mesurables précocement, au niveau moléculaire, biochimique ou cellulaire peuvent permettre une " biosurveillance " efficace des modifications des conditions environnementales. L'objectif de notre travail était de vérifier, en conditions controlées, et naturelles si une contamination mercurielle pouvait ou non induire un dommage et des mécanismes d'adaptation chez p. Oceanica. Notre étude a pris en compte l'accumulation du mercure, les marqueurs de dommage tels que la peroxydation lipidique, l'implication des enzymes de détoxication (les glutathions S-transferases) et antioxydantes (la catalase), et des molécules antioxydantes et chelatrices de métaux telles que le glutathion réduit et les composés phénoliques, ont été également mesurées. Les résultats obtenus en conditions controlées, par contamination de p. Oceanica au mercure organique et inorganique ont permis de montrer la prédominance de la forme organique chez cette plante, et que c'est la forme inorganique qui semble induire un stress oxydant, puisqu'elle provoque, jusqu'à un certain seuil, une augmentation de la peroxydation lipidique, des activités GST et catalase. Les résultats obtenus in situ confirment le rôle des GST dans les mechanismes de détoxication du mercure, mais également du glutathion et des composés phénoliques (dérivés de l'acide hydroxycinnamique, flavonoi͏̈des, composés glycosiles). Parallèlement, une analyse des composés phénoliques dans le cas d'une compétition avec caulerpa taxifolia a été initiée. L'ensemble de ces résultats semble montrer que le stress engendré par la compétition avec c. Taxifolia a un impact limité sur la production de composés phénoliques.

Biodiversité élevée, complexité des réseaux trophiques et des interactions biotiques, forte productivité, source de produits et de richesses, protection du littoral ... sont quelques unes des caractéristiques emblématiques des écosystèmes coralliens. Cette prodigieuse diversité est largement liée à la biologie particulière des principaux bioconstructeurs du récif, les coraux hermatypiques et leurs zooxanthelles symbiotiques. Mais depuis quelques décennies, la plupart des récifs sont durement affectés par diverses perturbations d'origine naturelle ou anthropique, dont l'intensité et la fréquence augmentent, en lien avec le changement climatique global pour certaines d'entre elles. Parmi ces perturbations, le blanchissement corallien (perte de zooxanthelles symbiotiques et/ou de leurs pigments photosynthétiques) et les maladies coralliennes ont engendré une mortalité importante, parfois massive, des coraux. Le dernier bilan de l'état de santé des récifs à l'échelle planétaire réalisé en 2008 est particulièrement préoccupant : 19% des récifs sont complètement détruits, 20% présentent tous les symptômes d'une destruction imminente, et 20% sont considérés comme menacés dans les décennies à venir. Dans ce contexte, l'ambition de ce travail est d'améliorer les connaissances sur les méchanismes physiologiques et transcriptomiques des coraux soumis à des stress thermiques conduisant au blanchissement, et à des stress biotiques d'origine bactérienne. L'objectif est également de fournir des bases solides pour la mise en oeuvre de biomarqueurs pertinents pour le suivi de l'état de santé des coraux et la prédiction précoce des perturbations. Ce travail a porté sur le corail scléractiniaire Pocillopora damicornis et la bactérie Vibrio coralliilyticus, et a mis en oeuvre des expérimentations "écologiquement réalistes" de stress en milieu contrôlé. Dans une première étude, des colonies de P. damicornis ont été confrontées à une montée graduelle de la température (28 à 32°C) sur une période de 15 jours. Les ARNms différentiellement exprimés (entre conditions stressées et non stressées) ont été isolés par hybridation soustractive et les taux de transcription des gènes les plus intéressants ont été quantifiés par RT-PCR-quantitative. Ces approches ont révélé 2 candidats présentant une répression drastique de leur expression 6 jours avant les premiers symptômes visibles du blanchissement. Des expériences de RACE-PCR ont montré que l'un d'entre eux (PdC-Lectin) contient un domaine lectine de type C présentant une spécificité de reconnaissance pour le mannose. Les expériences d'immuno-localisation ont démontré que cette protéine hôte était potentiellement le médiateur moléculaire des interactions hôte/symbiote, suggérant un rôle dans l'acquisition ou la séquestration des symbiotes. Le second gène (Pdcyst-rich) code une protéine potentiellement impliquée dans les mécanismes de calcification. Sa répression pourrait être le reflet d'un mécanisme de type trade off conduisant à l'arrêt de la croissance durant le stress. La seconde étude a examiné les réponses de P. damicornis confronté à son pathogène spécifique V. coralliilyticus, dans un état virulent (augmentation de la température) et non virulent (température stable). Le processus infectieux a été examiné par microscopie électronique et RT-PCR-quantitative alors que l'état général des coraux a été évalué par des observations visuelles et des mesures de la densité en zooxanthelles. Les résultats montrent que l'infection ne s'est développée qu'après augmentation de la témpérature. Au sein de nombreuses EST obtenues par hybridations soustractives, 6 gènes candidats ont été sélectionnés pour leur implication potentielle dans les mécanismes de la réponse immunitaire, et leur expression a été mesurée tout au long des cinétiques d'interactions virulences et avirulentes (RT-PCR-quantitative). Parmi ces gènes, 3 appartiennent à la famille des lectines, 2 codes des protéines fixant des éléments métalliques et le dernier code un inhibiteur de protéase. L'analyse de leurs patterns de transcription a permis de mieux comprendre la réponse immunitaire du corail, mais aussi l'impact du vibrio sur son hôte. Enfin, la dernière étude a spécifiquement porté sur la caractérisation du premier peptide antimicrobien (AMP) de scléractiniaires, la damicronin de P. damicornis. Nos résultats montrent que la damicornin est constitutivement transcrite dans des cellules granulaires de l'ectoderme oral et stockée sous forme inactive dans les granules. Lors d'un stimulus immun, la damicornin est sécrétée et activée. Nos résultats montrent également que la transcription de la damicornin est réprimée par V. coralliilyticus lorsque ce dernier s'installe dans les tissus coralliens, ce qui semble être le premier exemple de répression d'un AMP lors d'une interaction hôte/Vibrio. Finalement ce sont donc 9 biomarqueurs de stress environnementaux qui ont été identifiés, 2 présentent une répression précoce de leur expression lors d'un stress thermique inducteur de blanchissement et 7 répondent à des stress bactériens. Pour ces derniers, selon l'association de biomarqueurs utilisée il est possible de distinguer des coraux confrontés à des interactions de type avirulente ou virulente. Maintenant que ces biomarqueurs sont identifiés, il apparaît nécessaire de passer aux étapes de validations. Ces dernières auront pour but de quantifier la variabilityé d'expression de ces biomarqueurs à différentes échelles, mais aussi de définir une ligne de base, indispensable pour suivre l'état de santé des coraux à l'aide de ces biomarqueurs. Au terme de ce travail, il apparaît particulièrement judicieux de se pencher sur l'implication des mécanismes épigénétiques dans l'adaptation fonctionnelle des coraux en réponse aux stress environnementaux. L'étude des liens entre l'immunité et la symbiose, marquée ici par les implications différentes d'un même gène (PdC-Lectin) dans ces fonctions, nous paraît également une voie de recherche prometteuse. Enfin, il conviendrait d'étudier l'effet d'un stress acide, ce qui serait particulièrement judicieux dans le contexte actuel d'acidification des océans.

L’utilisation de plus en plus fréquente des agents de contraste à base de Gd (AC-Gd) au cours des examens d’Imagerie par Résonnance Magnétique (IRM), engendre le rejet de ces produits pharmaceutiques dans les eaux usées retraitées en STation d’EPuration (STEP). En l’absence de retraitement spécifique de ces AC-Gd en STEP, ils sont rejetés dans le milieu aquatique, où de nombreuses études ont relevé leur présence aussi bien dans les eaux de surface que dans les eaux souterraines et jusqu’à l’eau du robinet. Le manque de connaissances concernant les effets des AC-Gd suite à leur rejet a mis en évidence la nécessité d’étudier leurs impacts environnementaux sur les organismes vivants dans les milieux aquatiques. Dans ce contexte, nous avons choisi de déterminer les concentrations en Gd d’origine anthropique à proximité de rejets de STEP et de zones de captage en eau potable situés en région Lorraine. Nos mesures ont permis de montrer la présence Gd d’origine anthropique sur l’ensemble des échantillons prélevés, avec des concentrations mesurées comprises de quelques ng(Gd)/L à quelques dizaines de µg(Gd)/L. Ces concentrations de Gd anthropique seraient dues à la présence d’AC-Gd. Nous nous sommes plus particulièrement intéressés aux effets de l’AC-Gd le plus stable et l’un des plus fréquemment commercialisé : le Gd-DOTA (Dotarem®). Pour cela, nous avons choisis plusieurs espèces représentatives des taxons rencontrés dans les cours d’eau Lorrains. Des essais ont été menés en conditions contrôlées de laboratoire afin de mesurer l’accumulation du Gd-DOTA dans les tissus et les effets de l’AC-Gd ont été appréhendés au travers de mesures de croissance, de reproduction et de mortalité au niveau individuel chez les microalgues vertes unicellulaires (Chlorella vulgaris et Pseudokirchneriella subcapitata), chez un microcrustacé (Daphnia magna) et chez un vertébré aquatique (Danio rerio) exposés à des concentrations en Gd-DOTA réalistes d’un point de vue environnemental. L’accumulation du Gd-DOTA a aussi été mesurée chez les bivalves (Corbicula fluminea et Dresseina rostriformis bugensis) et comparée à des mesures d’accumulation du Gd in situ. Les réponses physiologiques des bivalves ont été évaluées à l’aide d’une batterie de 11 biomarqueurs dans leurs branchies et leur glande digestive. Les effets de l’AC-Gd ont également été étudiés in vitro sur des fibroblastes de D. rerio (cellules ZF4 - ATCC-2050). Nos travaux ont montré que les AC-Gd et le Gd-DOTA en particulier étaient responsables d’effets écotoxiques indirects à différents niveaux d’organisation biologiques. Seuls les bivalves accumulent le Gd-DOTA mais tous les individus semblent mettre en place des mécanismes de dépuration pour parer à la toxicité de l’AC-Gd. Les résultats obtenus au cours de cette recherche ont confirmé la nécessité d’un suivi des concentrations en AC-Gd dans le milieu aquatique et la nécessité d’approfondir les études de l’écotoxicité de ces produits pharmaceutiques. Ceci pourra aboutir à une évaluation pertinente de leur risque environnemental et de proposer des solutions pour la gestion environnementale de ces composés
The increasing use of Gadolinium-based Contrast Agents (Gd-CA) for Magnetic Resonance Imaging (MRI) results in their rejection in Waste Water Treatment Plants (WWTPs). Due to the lack of specific recycling process in European WWTPs, these pharmaceutical produces enter the aquatic environment from river to tap water. The effects of Gd-CA in aquatic media have been not studied yet. The lack of knowledge about these effects highlighted the need to study their environmental impacts on aquatic organisms. In this context, we decided to measure anthropogenic concentrations of Gd in the aquatic environment in the Lorraine region (France) closed to WWTPs outputs and catchment areas used for drinking water. Our measurements underlined the presence of anthropogenic Gd on all the collected samples at concentrations ranging from few ng/L to several dozen of µg/L. In this research we focused on the effects of the most frequently used Gd-CA, the gadoteric acid (Gd-DOTA - Dotarem®) which is also the most stable one. Several representative species of aquatic environment were selected for ecotoxicological assays: i.e. unicellular green microalgae (Chlorella vulgaris and Pseudokirchneriella subcapitata), microcrustacean (Daphnia magna) and aquatic vertebrate (Danio rerio). Assays were conducted in laboratory under controlled conditions as well as in situ. Gd-DOTA accumulation was measured in the tissues of the different organisms. Environmental realistic concentrations of Gd-CA were used to assess their effects at the individual level by means of growth, reproduction and mortality measurements. The Gd-DOTA accumulation was also measured in bivalves’ tissues (Corbicula fluminea and Dresseina rostriformis bugensis) and compared to Gd ones in situ in these organisms. Physiological responses were assessed based on a battery of 11 complementary biomarkers measured in the digestive gland and in the gills of both bivalve species. At cellular level, the effects of Gd-DOTA were studied in vitro on D. rerio fibroblasts (ZF4 – ATCC-2050). Indirect ecotoxicological effects of Gd-CA and of Gd-DOTA especially have been highlighted at all biological levels. Accumulation of Gd-DOTA was observed in bivalves only, but defense systems were mobilized in all organisms to limit toxicity. Our results demonstrated that following both research on ecotoxicological effects of the Gd-CA and evolution of their concentrations in aquatic ecosystem are necessary to assess more precisely their environmental risk and to propose solutions for their environmental management

L'immunothérapie anti-cancéreuse est un traitement efficace chez certains patients, mais cela dépend de l'organe atteint. Les patients avec un cancer du foie primitif ou des métastases hépatiques d'un cancer colorectal (MHCCR) ont souvent des réponses limitées. Cela est lié à l’environnement immunitaire particulier du foie. Dans cette étude, nous avons examiné l’impact des cellules immunitaires dans le MHCCR, en particulier les mastocytes et les neutrophiles, dans la survie. La présence accrue de mastocytes était liée à un meilleur pronostic, tandis que la présence de neutrophiles était associée à un mauvais pronostic. De plus, chez les patients atteints d’un carcinome hépatocellulaire précoce, différents profils immunitaires ont été identifiées, ce qui pourrait aider à personnaliser le traitement. En résumé, comprendre la réaction immunitaire dans le foie est essentiel pour améliorer l'efficacité de l'immunothérapie contre les tumeurs hépatiques, et cela pourrait conduire à de nouvelles cibles thérapeutiques pour améliorer la survie des patients
Anti-cancer immunotherapy can be highly effective for certain patients, but its success depends on the affected organ. Individuals with primary liver cancer or liver metastases from colorectal cancer often have limited responses to immunotherapy. This is largely due to the immune environment within the liver. In this study, we examined how immune cells, particularly mast cells and neutrophils, impact outcomes in patients with colorectal cancer liver metastasis. We found that an increased presence of mast cells in tumors was associated with better outcomes for patients, while the presence of neutrophils was linked to a less favorable outcome. Furthermore, in the case of early-stage liver cancer, we discovered that patients could be grouped into different immune profiles, which could help personalize treatment. In summary, this study highlights the importance of understanding how the immune system reacts in the liver to enhance the effectiveness of immunotherapy for liver cancer and colorectal cancer. This information could also assist in identifying new therapeutic targets to improve treatments and patient survival in the future

Dans le contexte européen actuel visant la réduction des risques et de l‘utilisation des pesticides, le développement d‘outils permettant d‘évaluer les impacts environnementaux est un objectif majeur. Cette thèse recouvre approche écotoxicologique et approche écologique sous forme d‘études de l‘échelle tissulaire à l‘échelle des populations. L‘espèce modèle est un prédateur généraliste, le forficule, et le site d‘étude les vergers de pommiers du Sud-est de la France. Les effets des pesticides ont été testés aussi bien en condition de laboratoire qu‘en conditions réelles (en vergers). Les études en laboratoire nous ont permis de caractériser et d‘étudier la localisation tissulaire des B-estérases (AChE et CbE) et d‘évaluer la capacité prédatrice chez Forficula auricularia après exposition, sur le puceron Dysaphis plantaginea. Les CbE sont plus sensibles que l‘AChE chez F. auricularia et les B-estérases des mâles sont toujours plus sensibles aux insecticides organophosphorés que celles des femelles. Ces résultats nous permettent de valider l‘utilisation des B-estérases comme biomarqueurs biochimiques chez F. auricularia. La capacité prédatrice de F. auricularia est diminuée par certains insecticides avec les mâles plus impactés que les femelles. Les mesures d‘activité des B-estérases ont corroboré les résultats validant le comportement de prédation comme un nouveau biomarqueur. A l‘échelle de l‘organisme, la reproduction et le développement des premiers stades larvaires ont été suivis grâce à un élevage mis en place à partir d‘insectes prélevés dans des vergers soumis à différentes pratiques phytosanitaires (agriculture biologique, raisonnée et conventionnelle). Le nombre d‘oeufs par ponte est réduit et la date de ponte retardée pour les forficules provenant des vergers à agriculture « conventionnelle ». Pour évaluer l‘effet des pesticides à l‘échelle des populations, l‘abondance et la diversité du forficule (F. auricularia et F. pubescens) ont été suivies en vergers en prenant également en compte des caractéristiques paysagères. L‘impact des pratiques phytosanitaires est plus important que celui des caractéristiques paysagères. L‘espèce F. pubescens est plus sensible que F. auricularia, avec la même différence de sensibilité entre sexes chez les deux espèces (mâles plus sensibles). Le forficule devient alors une espèce bioindicatrice pertinente de l‘utilisation des pesticides en verger de pommiers. Cette étude soulève le besoin de biomarqueurs complémentaires capables de mettre en évidence les modifications physiologiques et comportementales qui influencent les populations d‘auxiliaires et la régulation naturelle des ravageurs
In the European context which aims at reducing risk and uses of pesticides, the development of tools to evaluate environmental impacts is a major focus. This thesis uses ecotoxicological and ecological approaches, from tissue level to population level. The model species is a generalist predator, the earwig, and the study site is apple orchards in Southeastern France. Pesticides expositions were tested both in laboratory or real conditions (in orchards). Lab studies allowed us to characterize and investigate the tissular distribution of B-esterases (AChE and CbE) of Forficula auricularia and to study its predatory behavior on the aphid Dysaphis plantaginea after exposure. CbE were more sensitive than AChE and males B-esterases were more sensitive than females ones to organophosphorus pesticides. The overall results allowed us to validate the use of B-esterases as biochemical biomarkers on F. auricularia. The predation behavior of F. auricularia was impacted by some insecticides with males more sensitive than females. The behavior results were supported by inhibition of biochemical biomarkers (B-esterases) validating predation behavior as a new biomarker. Taking into account the individual level, the reproduction and development of first larval stages were carried out thanks to a breeding set up with earwigs trapped in orchards conducted under different pest management (organic, integrated and conventional management). Eggs number by clutch was reduced and clutch date was delayed for earwigs trapped in orchards conducted under conventional agriculture. To assess the impact of pesticides on population level, the abundance and diversity of earwig (F. auricularia and F. pubescens) were carried out in different orchard management considering small-scale landscape parameters. Pesticide use had clearly much higher effects on earwig abundances and diversity than landscape characteristics. F. pubescens was more sensitive than F. auricularia, with the same sensitivity difference between sex on both species (males more sensitive) making earwigs a relevant bioindicator species of pesticides use in apple orchards. This study enhances the need of complementary biomarkers able to highlight physiological and behavioral modifications which influence natural enemy populations and the natural regulation of pests

Le cancer du sein est le plus fréquent des cancers de la femme. Son incidence n'est expliquée que partiellement par les facteurs de risque bien établis comme les facteurs reproductifs, hormonaux ou génétiques. Plusieurs éléments suggèrent l'existence de facteurs de risque environnementaux, tels que les polluants organochlorés persistants connus comme perturbateurs endocriniens. Les objectifs de ce travail sont : d'étudier les niveaux d'exposition, et leurs déterminants, au DDE (principal métabolite de l'insecticide DDT) et aux polychlorobiphényles (PCB) ; d'estimer par une modélisation pharmacocinétique à base physiologique (PBPK) les niveaux d'exposition au PCB-153 à la période péri-pubertaire qui constitue une fenêtre de susceptibilité accrue de la glande mammaire aux agents environnementaux ; d'étudier le rôle du DDE et du PCB-153 dans le risque de cancer du sein, à la fois à partir de prélèvements sanguins actuels et, pour le PCB-153, à partir de niveaux estimés à la période péri-pubertaire.Ce travail a été effectué à partir de l'étude CECILE, étude cas-témoins en population générale incluant 1055 témoins et 1080 cas de cancer du sein diagnostiqués de février 2005 à mars 2008 dans les départements d'Ille-et-Vilaine et de Côte d'Or chez lesquels un prélèvement sanguin a permis d'effectuer des dosages de p,p'-DDE et de PCB-153. La modélisation PBPK mise en place en coopération avec une équipe de toxicologues canadiens a permis de simuler des profils toxicocinétiques vie entière de PCB-153 et d'estimer les niveaux d'exposition au cours de la puberté. Cette modélisation est basée sur les niveaux mesurés au moment de l'enquête, les facteurs individuels de variation (poids, taille, grossesses, allaitement) connus d'après le questionnaire et la courbe de contamination environnementale au cours du temps.Les niveaux de contamination biologique observés sont plus faibles que ceux rapportés précédemment dans les populations occidentales. Nous montrons également que les principaux facteurs prédictifs des niveaux sériques de p,p'-DDE et de PCB-153 chez les femmes incluent l'âge, les habitudes alimentaires, le poids et ses variations au cours du temps, les grossesses et l'allaitement, et le lieu de résidence. Nous n'observons pas d'association entre les niveaux de p,p'-DDE et le risque de cancer du sein, mais une association inverse apparaît pour les cancers du sein de type négatifs pour les récepteurs hormonaux. Nous observons également une association inverse avec les niveaux de PCB-153 chez les femmes de 50 ans et plus. L'association inverse est renforcée lorsque les niveaux sont estimés pour la période péri-pubertaire à l'aide des modèles PBPK chez les femmes de la génération 1951-1960, correspondant à la cohorte de naissance des femmes de plus de 50 ans ayant connu les expositions aux PCB les plus élevées durant leur puberté.Plusieurs mécanismes biologiques pourraient expliquer l'association inverse observée entre le cancer du sein et l'exposition aux PCB. Ces résultats doivent être confirmés par des études tenant compte des fenêtres de susceptibilité de la glande mammaire et constituent une piste intéressante à approfondir.

L'huître creuse Crassostrea gigas est le produit aquacole le plus commercialisé dans le monde. Cependant, en France et dans d'autres régions du monde, des mortalités estivales massives affectent de façon alarmante les populations naturelles et cultivées de cette espèce, surtout aux stades juvéniles. Ces évènements sembleraient être liés à un déséquilibre entre les acteurs de la triade hôte - agent pathogène - environnement, favorisant l'affaiblissement des mécanismes de défense de l'hôte, et par conséquent, l'apparition et/ou l'augmentation de maladies. Parmi les facteurs environnementaux pouvant contribuer à ce déséquilibre, les contaminants chimiques sont connus pour moduler les capacités de défense de divers organismes aquatiques. Les phénoloxydases (PO) sont les enzymes-clés d'une cascade biochimique responsable de la production de mélanine et sont impliquées dans les défenses immunitaires et dans la reconnaissance du non-soi chez les invertébrés. Récemment, une activité de type PO a été détectée chez C. gigas, et a été proposée comme biomarqueur potentiel de la contamination chimique. Cependant, de nombreuses inconnues existent quant aux différents types d'activité PO présents chez C. gigas, et à leur implication dans les mécanismes de défense chez cette espèce. Dans ce contexte général,les objectifs de cette thèse ont été d' 1) identifier les différents types de PO présents dans différents tissus de l'huître 2)évaluer le potentiel des PO en tant que biomarqueurs dans des expériences d'exposition in vivo à des contaminants organiques, 3) évaluer le potentiel des PO en tant que biomarqueurs dans des études de biosurveillance in situ. Nous avons pu montrer, pour la première fois chez cette espèce, l'existence de deux types d'activité PO : une activité catécholase et une activité laccase. De plus, nous avons pu mettre en évidence in vitro un effet bactéricide lié à l'activité des PO contre deux souches pathogènes de l'huître, Vibrio splendidus et V. aesturianus, dont leur présence a été fréquemment associée aux phénomènes de mortalités estivales. Enfin, grâce à une analyse multi-biomarqueurs sur différents tissus de C. gigas,l'ensemble des résultats ont permis de proposer que les PO pourraient être utilisées comme biomarqueurs de stress environnemental, plutôt que de contamination, dans la surveillance de la qualité des eaux côtières et estuariennes.

Depuis les débuts de l’agriculture, un des grands défis des systèmes agricoles a été d’assurer l’équilibre alimentaire de populations en expansion constante, quels que soient les moyens de production et les retombées nuisibles pour l’environnement. Cette surexploitation des ressources naturelles a entraîné une diminution de la qualité et de la fertilité des sols de culture. Ainsi, pour contrer l’épuisement d’éléments nutritifs et la détérioration de la structure du sol, des apports d’éléments minéraux et matières organiques se révélaient nécessaires. L’utilisation importante des engrais minéraux au cours du XXe siècle a laissé place aujourd’hui à l’emploi de matières fertilisantes d’origine résiduaire (Mafor), majoritairement des fumiers d’élevage. Bien que l’incorporation de ces fertilisants ait contribué au développement des cultures, en améliorant notablement le rendement et la qualité de la production, l’usage excessif d’engrais a eu comme conséquence la dégradation et la contamination des sols et des eaux. Dès 2012, une réflexion a été engagée en France sur une utilisation raisonnée des Mafor en agriculture, nourrie par une expertise scientifique collective sur ses effets agronomiques et environnementaux, et sur les contraintes économiques et sociales qui en découlent. Cette problématique n’est pas nouvelle. Les indices archéologiques montrent que la préoccupation de corriger les déséquilibres nutritionnels du sol remonte à des époques très anciennes. Les traces de pratiques d’amendement des parcelles cultivées sont déjà perceptibles pour des champs fossiles du Néolithique moyen. Diverses méthodologies ont été utilisées pour identifier l’apport de fumier dès les débuts de l’agriculture et durant les millénaires suivants : tessons erratiques de céramique, analyse de biomarqueurs d’anciens sols arables, identification de signatures de matières fécales dans les sols. Plus particulièrement, au sein des disciplines de l’archéobotanique (étude des restes archéologiques de plantes) ont été mises en oeuvre différentes techniques pour identifier des indices probants des stratégies développées par les agriculteurs du passé pour faire front au défi du maintien et de la bonification des sols.