Thèses sur le sujet « Biomarqueurs environnementaux »

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.

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
The Pacific oyster Crassostrea gigas is the leading aquaculture product at the worldwide level. However, massive summer mortalities affect dramatically cultivated and natural oyster populations, especially at young life stages. These events could be linked to an unbalance between the different actors of the triad host – pathogen agent – environment, which could favour a weakening of defence mechanisms in the host, and consequently, the emergence and/or increase of diseases. Among environmental factors that could contribute to this unbalance, chemical contaminants are known to modulate defence capacities in different aquatic organisms. Phenoloxidases (POs) are the key enzymes of a biochemical cascade responsible for the production of melanin and are implicated in immune defences and in self/non-self recognition in invertebrates.Recently, a PO-like activity was detected in C. gigas, and was suggested as a potential biomarker of chemical contamination. However, little is known on the different PO activities present in C. gigas, and on their implication indefence mechanisms in this species. In this general context, the aims of this work were to 1) identify the different types of PO present in different tissues of C. gigas 2) evaluate their potential as biomarkers in experiments of in vivo exposure to organic contaminants, 3) evaluate their potential as biomarkers in in situ biomonitoring studies. We showed, for the first time in this species, the existence of two PO-type activities: a catecholase activity and a laccase activity. Moreover, we observed an in vitro bactericidal effect associated to PO activities against two oyster pathogens, Vibrio splendidus and V.aesturianus, which have often been associated to massive summer mortalities in oysters. Finally, based on a multiple biomarkeranalysis in different tissues of C. gigas, results suggest that POs could be used as biomarkers of environmental stress, rather than of contamination, for biomonitoring studies in coasts and estuaries

L’objectif de ma thèse est de mieux comprendre la genèse des signaux basés sur les lipides membranaires d’archées et de bactéries, les tetraéthers, en contexte marin côtier à partir de deux archives sédimentaires adjacentes prélevées dans le Golfe du Lion et couvrant le dernier cycle glaciaire. Ces archives ont été prélevées sur le haut du talus continental, qui est relativement peu profond et reçoit des apports terrigènes conséquents en période glaciaire. Le site d’étude a donc des taux d’accumulation de l’ordre du mètre par millier d’années en période glaciaire, ce qui me permet d’étudier la variabilité rapide des climats du Quaternaire en plus de leur variabilité à plus long terme. Premièrement, j’ai considérablement amélioré la méthode d’analyse des tetraéthers, en adoptant une nouvelle méthode de séparation des isomères et en optimisant l’instrument d’analyse ainsi que la détection des signaux. Deuxièmement, j’ai testé un nouveau paléothermomètre océanique basé sur les tetraéthers hydroxylés (indice RI-OH) pour la première fois en Méditerranée occidentale. Troisièmement, j’ai étudié les origines des tetraéthers et leurs réactions aux variations du niveau marin. Le nouveau paléothermomètre océanique donne des résultats particulièrement encourageants en dépit des apports terrigènes. Cependant, les tetraéthers bactériens ont des origines mixtes ainsi que des réponses complexes et non linéaires aux variations du niveau marin. Les explications plausibles comprennent la dynamique sédimentaire complexe du Golfe du Lion ainsi que les biais des signaux dérivés des tetraéthers
The aim of my PhD is to better understand the genesis of signals based on archaeal and bacterial membrane lipids, tetraethers, in coastal marine environments by studying two adjacent sedimentary archives taken from the Gulf of Lions and covering the last glacial cycle. These archives were taken from the relatively shallow upper continental slope, which receives substantial terrigenous inputs during glacial periods. The study site thus has accumulation rates of about one meter per thousand years during glacial periods, which allows me to study the abrupt variability of Quaternary climates in addition to their longer-term variability. First, I have considerably improved the analysis of tetraethers, by adopting a new method for isomer separation and by optimizing the analytical instrument and signal detection. Second, I have tested a novel oceanic paleothermometer based on hydroxylated tetraethers (RI-OH index) for the first time in the western Mediterranean Sea. Third, I have studied the origins of tetraethers and their responses to sea level variations. The novel oceanic paleothermometer gives particularly encouraging results despite terrigenous inputs. However, bacterial tetraethers have mixed origins and complex, non linear responses to sea level variations. Possible explanations include the complex sedimentary dynamics of the Gulf of Lions and biases in tetraether-based signals

La détection de substances polluantes toxiques constitue un enjeu majeur pour atteindre un bon état chimique et écologique des eaux. Notre projet vise à exploiter la sensibilité d'un modèle cellulaire pour détecter de manière précoce et fiable la présence de concentrations cytotoxiques de polluants. La faisabilité d'un test de biodiagnostic environnemental, basé sur l'utilisation du gène codant la Métallothionéine en tant que biomarqueur moléculaire de toxicité a été envisagée chez le protozoaire cilié Tetrahymena pyriformis. L'expression du gène MT a été analysée par RT-PCR pour vérifier la pertinence de ce gène en tant que biomarqueur moléculaire de toxicité. Quatre polluants reconnus dangereux ont été testés: le cadmium, le mercure, le nonyl- et l'octylphénol. Parmi les technologies transposables sur le terrain, les organismes transformés constituent des outils performants afin de détecter de faibles concentrations de substances cytotoxiques dans l'eau. Nous avons cherché à mettre au point des cellules T. Pyriformis transformées par une construction constitutive ou par une construction inductible par les polluants. La région du gène histone H4I a été clonée, et celle du gène MT devra être clonée pour développer un modèle cellulaire transgénique capable de renseigner sur la présence de concentrations cytotoxiques de polluants dans l'eau
The detection of toxic chemicals constitutes a major stake to reach a good chemical and ecological state of environmental water. Our project aims to exploit the sensitivity of a cellular model to detect in an early and reliable way the presence of cytotoxic concentrations of pollutants. The feasibility of an environmental test, based on the induction of the Metallothionein gene as a molecular toxicity biomarker, was investigated in the ciliate protozoan Tetrahymena pyriformis. The expression of the MT gene was analysed by RT-PCR to check the relevance of this gene as a molecular biomarker of toxicity. Four dangerous pollutants were tested: cadmium, mercury, the nonyl- and the octyl-phenol. Among technologies transposable in the field, genetically transformed organisms constitute powerfull tools to detect weak concentrations of chemicals in the water. We aim to develop T. Pyriformis cells transformed with a constitutive or pollutants-inducible construction. The region of the histone H4I gene was cloned, and the region of the MT gene has to be cloned to develop transgenic cells able to inform about weak concentrations of pollutants in the environmental water

Le 12 décembre 1999, le tanker ERIKA se brise en deux et fait naufrage au large des côtes bretonnes. Environ 10 milles tonnes de fuel lourd sont libérés dans l'environnement marin et impactent au début du mois de Janvier 2000, 400 km de côte Atlantique du Finistère jusqu'en Vendée. Les adduits à l'ADN sont le résultat de l'activation biologique de xénobiotiques en composés capables de se lier de façon covalente sur une base de l'ADN. Ces lésions à l'ADN ont une haute signification biologique et sont utilisés comme biomarqueur d'exposition et d'effet. Dans cette étude, il s'agissait de rechercher ce biomarqueur d'exposition et d'effet à des molécules dites " génotoxiques " dans des tissus de poissons et de moules exposés à la marée noire de l'ERIKA. Le suivi mensuel de certains adduits à l'ADN dans la moule, a permis de distinguer trois stations auxquelles la génotoxicité de l'ERIKA a été observée jusqu'à la fin de l'étude soit en novembre 2000. Des études in vitro ont permis de confirmer les résultats de la génotoxicité observée in vivo dans les tissus de moules et de poissons. Elles révèlent la propriété génotoxique de ce pétrole. Les résultats de ces études tendent également à montrer l'implication des systèmes de métabolisation de phase I tel que les CYP de la famille 1 et les peroxydases dans la formation d'espèces chimiques actives capables de former des adduits. Les fuels lourds de type " Bunker " tel que le pétrole de l'ERIKA est un mélange complexes contenant entre autres des composés soufrés tels que les thiophènes et dont la toxicité et la génotoxicité ont été très peu étudiées. Les résultats in vitro, sur des cultures de cellules humaines, montrent que certains thiophènes sont génotoxiques et pourraient donc jouer un rôle dans la génotoxicité observée in vivo.

Lors de catastrophes pétrolières, l'utilisation de dispersant est une stratégie de lutte qui permet le transfert de la nappe de pétrole de la surface vers la colonne d'eau, sous forme de gouttelettes d'hydrocarbure. En milieu côtier, la dispersion d'une nappe de pétrole est une mesure controversée car la faible profondeur de la colonne d'eau ne permet pas une dissémination rapide des gouttelettes d'hydrocarbure et expose ainsi les écosystèmes aquatiques à de fortes concentrations de contaminant. Afin d'évaluer la toxicité de l'application de dispersant en zones côtières, une approche expérimentale a été menée chez des juvéniles de Liza sp. en considérant trois scenarii : (i) la dispersion mécanique de la nappe simulant une dispersion naturelle due aux conditions météorologiques ; (ii) la dispersion chimique de la nappe simulant l'application de dispersant ; (iii) l'absence de dispersion de la nappe simulant son confinement avant récupération. La toxicité de chaque condition a été évaluée au travers d'une mesure de la mortalité sur un groupe d'individu, par l'estimation des performances de nage et de la capacité métabolique au niveau de l'organisme, et par une approche multimarqueur au niveau de l'organe.La comparaison entre une nappe de pétrole non dispersée et une nappe de pétrole dispersée chimiquement montre que l'application de dispersant entraine une augmentation des phénomènes de mortalité et une diminution, au niveau hépatique et branchial, des capacités de défense contre les xénobiotiques. A l'inverse, la comparaison entre une nappe de pétrole dispersée mécaniquement et chimiquement montre que, lorsque l'agitation de la mer est importante, l'application de dispersant ne semble pas potentialiser la toxicité du pétrole.Ces résultats suggèrent que (i) la récupération de la nappe de pétrole devrait être considérée comme une technique de lutte prioritaire sur l'utilisation de dispersant ; (ii) l'application de dispersant pourrait être considérée lors de conditions météorologique appropriées.

Les fossiles moléculaires sont de puissants outils pour étudier l'origine, la transformation et le transfert de la matière organique dans les écosystèmes modernes et anciens. Marqueurs d'origine, ils livrent des informations sur le milieu de dépôt, en précisant notamment les sources de la matière organique et la place de leur précurseurs biologiques dans les chaînes alimentaires. De manière surprenante, la découverte de certains fossiles "orphelins" peut conduire à l'identification de nouvelles substances biologiques. L'analyse isotopique de marqueurs végétaux des sols permet d'étudier la dynamique de l'humus au niveau moléculaire. Marqueurs de processus, leur structure et leur composition isotopique révèlent la nature des réactions géochimiques opérant dans les milieux très complexes tels les sols et les sédiments. Marqueurs de maturité, les fossiles moléculaires mesurent l'intensité du stress thermique subi par la matière organique au cours de l'enfouissement dans les sédiments. À cet égard, ils s'avèrent utiles à la fois pour la recherche pétrolière et pour authentifier la présence de contamination pétrolière dans les écosystèmes modernes. Ainsi, le concept de marqueur moléculaire développé en géochimie pétrolière est à la base d'un domaine scientifique en émergence, la géochimie organique environnementale.

Contexte : Les phtalates et les phénols sont des perturbateurs endocriniens. Les données concernant leurs effets sur la croissance fœtale et durant l'enfance sont limitées et suggèrent un effet dépendant du sexe de certains phénols sur le poids de naissance. Une des limites de ces études est l'estimation de l'exposition, basée sur la mesure de leurs concentrations dans un petit nombre d'échantillons d'urine maternelle. En raison de la faible persistance de ces composés chimiques dans l'organisme, les concentrations urinaires varient dans le temps. Les concentrations dosées dans d'autres matrices comme le liquide amniotique pourraient être pertinentes pour estimer l'exposition fœtale.Objectifs : Les objectifs de la thèse étaient : 1) d'étudier les impacts potentiels de l'exposition prénatale aux phénols et aux phtalates sur la croissance du fœtus et de l'enfant ; 2) de caractériser la variabilité des concentrations urinaires de phénols au long de la grossesse et de comparer les concentrations de phénols dosées dans le liquide amniotique et l'urine maternelle recueillis le même jour ; 3) de caractériser le biais et l'impact sur la puissance statistique de l'utilisation d'un faible nombre d'échantillons urinaires pour estimer les expositions. Méthodes : Les associations entre les phénols, les phtalates et la croissance ont été étudiées parmi un sous-effectif de la cohorte mère-enfant EDEN ayant accouché de garçons (n =520). La croissance fœtale a été estimée à l'aide d'échographies réalisées pendant la grossesse et de mesures à la naissance. La croissance postnatale a été modélisée à partir de mesures répétées normalisées, réalisées entre la naissance et 3 ans. Les biomarqueurs d'exposition aux phtalates et phénols ont été dosés dans les urines maternelles recueillies une fois pendant la grossesse. La variabilité des concentrations urinaires de phénols et la correspondance avec les concentrations mesurées dans le liquide amniotique ont été étudiées chez 71 femmes enceintes recevant une amniocentèse au centre médical Mount Sinaï (NY, États-Unis). Un échantillon d'urine maternelle a été recueilli le jour de l'amniocentèse, et à deux autres reprises pendant la grossesse. L'étude concernant les biais est basée sur des données simulées. Résultats : Les concentrations de triclosan étaient négativement associées à tous les paramètres de croissance mesurés à la troisième échographie (p ≤ 0,16) et avec la périmètre crânien à la naissance (β = - 1,4 mm, IC 95%; -2.8; 0.0). Les parabènes étaient associés positivement avec le poids à la naissance (p < 0,05). Le méthyle et propyle parabènes étaient aussi positivement associés au poids et à la circonférence abdominale à 3 ans (p-valeurs comprises entre 0,02 et 0,14). En ce qui concerne la variabilité des concentrations urinaires pendant la grossesse, les coefficients de corrélation intra-classe (ICC) variaient entre 0,48 et 0,62 pour l'ensemble des phénols sauf le bisphénol A (ICC = 0,11). Seuls la benzophénone-3 et le propyle parabène ont été détectés dans au moins 50 % des échantillons de liquide amniotique. Pour ces composés les concentrations dosées dans l'urine maternelle et le liquide amniotique, recueillis le même jour, étaient positivement associés. Dans le cadre d'une simulation, nous avons estimé que 5 échantillons d’urine étaient nécessaires pour estimer correctement l’exposition aux produits chimiques ayant un ICC de 0,6, tandis que pour des produits chimiques avec un ICC de 0,15, environ 25 échantillons étaient nécessaires.Conclusion : Un seul échantillon d'urine était disponible pour évaluer les expositions des femmes de la cohorte EDEN et nos résultats peuvent être affectés d'un biais résultant d'erreurs de classification des expositions, notamment pour le bisphenol A pour lequel nous avons observé une variabilité importante des concentrations. Néanmoins, notre étude suggérait un effet de l'exposition prénatale à certains phénols sur la croissance pré- et post-natale
Background: Phthalates and phenols belong to the family of short half-life endocrine disruptors. Data regarding their effects on fetal and early post-natal growth in Human are sparse and suggest a sex-specific effect of some phenols on birth weight. One of the limitations of these studies is exposure assessment usually based on the measurement of their concentrations in a small number of maternal urine samples collected during pregnancy. Because of their low persistence in the organisms and the likely episodic nature of the exposures, urinary concentrations of these chemicals are likely to vary. Chemical concentrations measured in alternative matrix, such as amniotic fluid, might be a relevant dosimeter of fetal exposure.Objectives: Objectives of the thesis were: to study the potential effects of prenatal exposures to phenols and phthalates on pre- and early post-natal growth; to characterize variability in maternal urine concentrations of phenols throughout pregnancy and to compare phenol concentrations in amniotic fluid to those measured in maternal urine collected same day; to characterize the impact of increasing the number of measurements to estimate exposure on bias and statistical power of epidemiological studies.Methods: Associations between phenols, phthalates and growth were studied among a subsample of pregnant women of the French EDEN cohort delivered boys (n =520). We measured fetal growth with ultrasound (three times during pregnancy) and birth measurements. We used standardized measures acquired between birth and 3 years of age to model postnatal growth. We measured biomarkers of phthalates and phenols in maternal urines collected once during pregnancy: 191 women were assessed in 2008 and 410 other women in 2012 (ntot = 601). Variability in phenol urine concentrations and relationship between concentrations measured in amniotic fluid and maternal urine collected on the same day were studied among 71 pregnant women presenting for an amniocentesis at the Mount Sinai Medical Center (NY, USA). Maternal urine was collected at the time of the amniocentesis appointment, and on two subsequent occasions. Urine and amniotic fluid were analyzed for nine phenols.The study aiming at characterizing bias was based on simulated data. Results: Among the subsample of 191 pregnant women from the EDEN cohort, we observed a negative association between dichlorophenols and birth weight and a positive association between benzophenone-3 and birth weight. The associations with dichlorophenols were not replicated in the larger subsample of the EDEN cohort (n = 520). Triclosan concentration was negatively associated with all of the growth parameters measured at the third ultrasound examination (p ≤ 0.16) and with head circumference measured at birth (β = - 1.4 mm, 95% CI; -2.8; 0.0). All of the parabens were positively associated with weight at birth (p < 0.05). These associations remained in childhood for methyl- and propyl-parabens. Regarding the variability in phenol urinary concentrations during pregnancy, the intraclass correlation coefficients (ICC) ranged between 0.48 and 0.62 for all phenols except bisphenol A (ICC = 0.11). Only benzophenone-3 and propylparaben were detectable in at least half of the amniotic fluid samples; for these phenols, concentrations in maternal urine and amniotic fluid were positively associated. In a simulation study, we estimated that 5 samples will be needed to correctly estimate exposure to chemicals with ICC of 0.6, while for chemicals with ICC of 0.15 around 25 samples would be needed.Conclusion: We only had spot urine sample to assess exposure in the EDEN cohort and findings may be affected by exposure misclassification, especially for bisphenol A for which we observed high variability in urine concentrations. Nevertheless, our study lends support to a potential effect of prenatal exposure to some phenols on pre- and early post-natal growth

Le littoral est l’objet d’une contamination chimique chronique par de nombreux polluants (résidus de pesticides, résidus médicamenteux, métaux lourds…), qui sont toxiques et qui sont impliqués dans des problématiques de santé publique et de dégradations environnementales. Certains contaminants agissent à faibles doses, tandis que d’autres induisent des effets cocktails redoutables sur les organismes. Les principaux contaminants sont régulièrement dosés dans différents points stratégiques liés à la ressource en eau, surtout celle de distribution et dans certains aliments. Mais face au foisonnement des contaminants qui sont déversés dans l’environnement, il n’existe aucun système de veille efficace qui tienne compte de l’étendue réelle du problème. Par ailleurs, contrairement à ce qui existe pour l’homme, il n’y a pas de démarches finalisées et normalisables pour évaluer l’état de santé des invertébrés aquatiques, alors qu’ils représentent plus de 95% de la biodiversité. L’objectif de ce travail de thèse interdisciplinaire a consisté à évaluer l’impact des polluants chimiques sur des espèces littorales (frange littorale et zones portuaires). Un premier champ d’études a visé à mettre au point des méthodes efficaces pour évaluer la contamination des bivalves par des polluants organiques et inorganiques (volet écotoxicologie) ; un second volet a eu pour but d’analyser les effets biologiques des polluants en développant une utilisation conjointe de plusieurs biomarqueurs (volet écophysiologie). Ainsi, à l’image de ce qui est fait en santé publique, ce projet de thèse a défini pour la première fois plusieurs démarches analytiques et statistiques pour le suivi de la qualité de l’eau en milieu littoral
The coastline faces chronic chemical contamination due to numerous toxic pollutants (residues of pesticides and medicines, heavy metals, etc.) causing public health issues and environmental degradation. Whereas some contaminants are efficacious at low doses, others lead to dangerous cocktail effects on organisms. The main contaminants are assayed regularly among strategic stages linked to water resource. There is a particular focus on supply and food. Nonetheless, due to the proliferation of contaminants released in the environment, there is no effective monitoring system taking the real extent of the problem into consideration. Moreover, unlike existing methods for humans, there is no finalised or standardised approach to assessing the health of state of aquatic invertebrates, while they represent more than 95% of the biodiversity. The purpose of this thesis work involving interdisciplinary research was to evaluate the pollution impacts on the coastline species (coastal fringe and port areas). A first part of the study aimed at designing effective methods of contamination assessment on bivalves by organic and inorganic pollutants (ecotoxicology). Another part focused on analysing biological effects of pollutants by developing a joint use of several biomarkers (ecophysiology). Thus, like work carried out by public health, this thesis project defined for the first time several analytical and statistical steps on monitoring the state of health of marine organisms and the water quality in coastal areas

Ce travail propose d’améliorer les connaissances sur la variabilité naturelle des immunomarqueurs cellulaires innées chez un poisson modèle en écotoxicologie, l’épinoche à trois-épines, Gasterosteus aculeatus. Il a pour but la détermination de valeurs de référence utilisables dans un contexte de biosurveillance passive pour chacun des immunomarqueurs considérés. Ainsi, l’effet de trois facteurs confondants, que sont la période de prélèvement, la taille et le sexe des organismes, a été étudié en conditions contrôlées de laboratoire. Il a été ainsi possible d’obtenir, pour chaque immunomarqueur, un modèle donnant sa valeur moyenne en fonction des trois facteurs confondants, ainsi qu’une plage de valeurs de référence laboratoire. Dans une optique d’utilisation en biosurveillance, il est important de savoir si ce modèle laboratoire peut être utilisé dans d’autres conditions. Dans un second temps, les plages de référence laboratoire ont été confrontées à des données issues de poissons élevés en conditions semi-naturelles (condition mésocosme) et à des données in situ d’un site témoin (condition terrain). Les résultats de cette confrontation ont permis la construction d’un modèle prédictif des variations naturelles des immunomarqueurs dans chaque condition expérimentale. Testées dans un contexte de biosurveillance, l’utilisation des plages de référence terrain a bien montré la capacité de discriminer les sites témoins et contaminés. De plus, cette méthode a favorisé la la détection de faux positifs, induits par une hétérogénéité morphologique des poissons prélevés sur les différents sites, issus des résultats obtenus avec des procédures statistiques classiques
The natural variability of cellular innate immunomarkers in a model species in ecotoxicology, the three-spined stickleback, Gasterosteus aculeatus was studied in order to determine immunomarker reference values useful for passive biomonitoring Thus, effects of three confounding factors, sampling period, sex, and fish body size, were investigated in controlled laboratory conditions. This first phase enabled the construction of a mathematical model that predicts immunomarker mean values in function of the three considered confounding factors, along with a range of reference values in laboratory conditions. To be used for biomonitoring, it is important to know if the laboratory model is correctly predicting other conditions. Therefore, laboratory reference ranges were compared to data obtained from fish sampled in semi-natural conditions (mesocosm conditions) and fish sampled in natural conditions, in one uncontaminated site (field condition). Results of this comparison allowed to construct a predictive model of the natural variations of immunomarker values in each experimental condition. Tested in a biomonitoring context, the use of field reference range allowed to i) discriminate between contaminated and uncontaminated sites and ii) identify false positives that are due to the morphological heterogeneity of fish sampled in the different sites

Lors de catastrophes pétrolières, l’utilisation de dispersant est une stratégie de lutte qui permet le transfert de la nappe de pétrole de la surface vers la colonne d’eau, sous forme de gouttelettes d’hydrocarbure. En milieu côtier, la dispersion d’une nappe de pétrole est une mesure controversée car la faible profondeur de la colonne d’eau ne permet pas une dissémination rapide des gouttelettes d’hydrocarbure et expose ainsi les écosystèmes aquatiques à de fortes concentrations de contaminant. Afin d’évaluer la toxicité de l’application de dispersant en zones côtières, une approche expérimentale a été menée chez des juvéniles de Liza sp. en considérant trois scenarii : (i) la dispersion mécanique de la nappe simulant une dispersion naturelle due aux conditions météorologiques ; (ii) la dispersion chimique de la nappe simulant l’application de dispersant ; (iii) l’absence de dispersion de la nappe simulant son confinement avant récupération. La toxicité de chaque condition a été évaluée au travers d’une mesure de la mortalité sur un groupe d’individu, par l’estimation des performances de nage et de la capacité métabolique au niveau de l’organisme, et par une approche multimarqueur au niveau de l’organe.La comparaison entre une nappe de pétrole non dispersée et une nappe de pétrole dispersée chimiquement montre que l’application de dispersant entraine une augmentation des phénomènes de mortalité et une diminution, au niveau hépatique et branchial, des capacités de défense contre les xénobiotiques. A l’inverse, la comparaison entre une nappe de pétrole dispersée mécaniquement et chimiquement montre que, lorsque l’agitation de la mer est importante, l’application de dispersant ne semble pas potentialiser la toxicité du pétrole.Ces résultats suggèrent que (i) la récupération de la nappe de pétrole devrait être considérée comme une technique de lutte prioritaire sur l’utilisation de dispersant ; (ii) l’application de dispersant pourrait être considérée lors de conditions météorologique appropriées
Dispersant application is an oil spill response technique which accelerates the dispersion of petroleum from the sea surface into the water column by inducing the formation of oil droplets. In coastal areas this response technique is controversial since the low water depth reduces the dissemination of oil droplets and by the way increases the exposure of aquatic ecosystems to petroleum. To evaluate the toxicity of dispersant application in nearshore areas, an experimental approach was conducted. Juvenile of Liza sp. were exposed to three scenarios of contamination: (i) to chemically dispersed oil - simulating, in vivo, dispersant application ; (ii) to mechanically dispersed oil - simulating, in vivo, natural dispersion due to meteorological conditions ; (iii) to an undispersed oil slick simulating, in vivo, oil slick confinement as a response technique. Toxicity of each condition of exposure was evaluated through the mortality upon a group of individuals, through the swimming performance and the metabolic scope at the organism level, and through the measurement of biomarkers at the organ level.Comparison between an undispersed oil slick and a chemically dispersed oil slick shows that dispersant application induces an increase of the mortality and decreases the ability of the animal to cope with environmental contaminants (deduced from gill and liver total glutathione rate). Conversely, comparison between both a mechanically and a chemically dispersed oil slick, suggests that, when sea water is under mixing processes, dispersant application does not enhance petroleum toxicity. Taken together these results suggest that (i) an oil slick must not be dispersed when recovery can be conducted; (ii) dispersant application could be considered as a response technique when meteorological conditions are appropriated

La fitness et a fortiori la survie d'une population dépendent de la stratégie et des performances de reproduction façonnées par son environnement. Par conséquent, les biomarqueurs traduisant une altération de la fonction de reproduction présentent un intérêt particulier. L'atteinte de la fertilité mâle au sein de la faune sauvage a notamment été adressée comme une problématique majeure susceptible de représenter une menace pour le maintien des populations. Toutefois, peu de méthodologies sont aujourd'hui disponibles chez des espèces pertinentes pour aborder cette problématique dans le cadre de programmes de biosurveillance environnementale, notamment chez les crustacés en dépit de leur représentativité au sein du règne animal et de leurs indispensables fonctions au sein des écosystèmes. Dans ce contexte, les présents travaux avaient pour objectif de proposer une ou plusieurs méthodologies basées sur la mesure de marqueurs de fonctionnalité et d'intégrité spermatique chez des crevettes Palaemonidae. Les investigations se sont portées sur deux espèces, une estuarienne, Palaemon longirostris, et une côtière, Palaemon serratus, pour leur complémentarité vis-à-vis du continuum estuaire - littoral. Compte tenu des nombreuses spécificités structurelles et fonctionnelles des spermatozoïdes de crustacés, I nombre de marqueurs transposables vers ces espèces s'est finalement avéré limité. Aussi, après une brève prospection, l'effort de recherche a rapidement été recentré sur la mesure de l'intégrité de l'ADN. Dès lors, la démarche scientifique a été construite de sorte à évaluer, point par point, la pertinence de la méthodologie développée dans une perspective d'application de l'outil dans le cadre de la surveillance environnementale. Une étape préliminaire d'optimisation et de validation méthodologique du test Cornet a démontré que, contrairement à une grande majorité de type spermatique, l'adaptation de ce test sur les spermatozoïdes de Palaemonidae ne nécessite aucune modification particulière du protocole. La dynamique de la réponse biologique en termes d'apparitions, de rémanence et d'effets possibles sur la fitness a été évaluée en conditions contrôlées au laboratoire. Ainsi, des expositions ex vivo et in vivo ont été conduites en utilisant une variété de génotoxiques modèles présentant différents modes d'actions. Les résultats ont attesté de la sensibilité, de la reproductibilité et du caractère intégrateur de la réponse. En revanche, aucun lien entre un ADN spermatique endommagé et une altération du succès de reproduction pré-éclosion n'a pu être établi. Parallèlement, une approche in situ a été conduite en vue de caractériser la valeur basale de la réponse mesurée. Différentes stratégies ont dû être adoptées en fonction des contraintes propres au milieu de vie de chacune des deux espèces. Un référentiel et une valeur seuil, communs aux deux espèces, ont pu être définis, soulignant le potentiel de transférabilité inter-espèces de l'outil. La méthodologie ainsi finalisée, a été éprouvée dans le cadre de plusieurs campagnes de suivi de différentes populations indigènes de l'estuaire et de la baie de Seine en 2015 et 2016. Les résultats se sont révélés très cohérents au regard de la pression de contamination et de la dynamique hydro-sédimentaire de la baie de Seine. En définitive, l'intégrité de l'ADN spermatique chez les Palaemonidae est opérationnelle en l'état pour un déploiement in situ en tant que biomarqueur d'exposition à un stress génotoxique. De futurs études devront néanmoins être conduites (1) pour mieux discerner les implications de ces dommages spermatiques en termes d'impact sur le recrutement des nouvelles cohortes et (2) éprouver la transférabilité de la méthodologie à d'autres espèces de crevettes et sur une plus large échelle géographique
The environment shapes the reproduction's strategy and performance of a population, influencing its fitness and a fortiori its survival. Therefore, biomarkers that alter reproductive functions represent a great interest in ecotoxicology. The reduction of male fertility in wildlife can represent a threat to the population's survival. Moreover, fcw methodologies are available for species that are relevant to address this issue on envimnmental biomonitoring programs, especially for crustaceans, despite their representativeness in the wildlife and their essential functions within ecosysterns. The present work aimed to propose methodologies based on the measurement of functionality and integrity spermatic biomarkers on Palaemonidae shrimps. We studied two species, an estuarine, Palaemon longirostris, and a coastal species. Palaemon serratus. due to their complementaiity on the continuum estuary-littoral ecosystem. Howevcr, crustaceans' sperm has many structuraI and functional characteristics, the number of transposable markers is limited. Thereafter, the research effort was refocused on the measurement of the DNA integrity and this inethod was evaluated for its adequacy for a biomonitoring study. We optitrtized and validate the Cornet assay for the Palaemonidae species, and the dynamic of the biological response in ternis of appearances, persistence, and possible effects on fitness was evaluated under controlled conditions in the laboratoiy. Furthermore, ex-vivo and in-vivo exposures were conducted using genotoxic models with different modes of action. On the one hand, results attested to the sensibility, the reproducibility and the integrating character of the response, on the other hand, no correlation between damaged sperm DNA and an altération of the pre-hatch stage of development was established. In paralIel, an in-situ approach was conducted to characterize the baseline level of the measured response, taking into consideration the specific constraints of each species' habitat. We were able to define a common baseline level and a threshold value for both species, highlighting the potential of the tool for inter-species transferability. This method was tested with native populations from the estuary and from the Seine Bay in 2015 and 20] 6. And, the results proved to be consistent with the contamination pressure and the hydro-sedimentary dynamics of the Seine Bay. Ultimately, the DNA integrity of sperm in Palaemonidae seems to be functional for in-situ deploytnents as a biomarker of exposure to genotoxic stress. Nevertheless, future studies should be conducted (1) to botter discern the implications of this spermatic damage on the recruitment of new cohorts and, (2) to test the transferability of the methodology to other shrimp species and on a wider geographical scale

L’étiologie des troubles du spectre autistique (TSA) est multifactorielle mettant en jeu une forte composante génétique ainsi que des facteurs environnementaux. A ce jour, il n’existe aucun biomarqueur facilitant un diagnostic précoce des TSA, ce qui permettrait une meilleure prise en charge des patients. De plus, les mécanismes physiopathologiques sont encore mal connus. La majorité des études sur les TSA ont été réalisées sur des populations occidentales. Ainsi, nous avons voulu étudier un groupe de patients libanais atteints de TSA. Nos objectifs s’articulent autour de trois volets : 1) L’identification de facteurs de risques environnementaux dans le but de mieux comprendre la pathologie. Les résultats de cette étude ont montré que plusieurs facteurs tels que la consanguinité, le stress au cours de la grossesse et la prématurité semblent être des facteurs de risques. 2) L’identification des variations structurales dans le génome des enfants atteints de TSA afin d'évaluer la contribution de CNV par l'approche de CGH array à haute résolution. Cette étude nous a permis d’identifier de nouveaux gènes dans les TSA ainsi de confirmer la présence des régions et des gènes déjà cités dans des études précédentes sur les TSA. 3) L’identification des métabolites urinaires et des voies métaboliques associés afin de proposer des biomarqueurs aidant à un diagnostic précoce et à une meilleure compréhension de la physiopathologie de la maladie. De nouveaux métabolites ont été identifiés, comme nous avons confirmé des variations anomalies déjà citées dans la littérature concernant certains métabolites qui pourraient représenter des marqueurs robustes de la maladie
The etiology of autism spectrum disorders (ASD) is multifactorial involving a strong genetic component as well as environmental factors. To date, there is no biomarker facilitating early diagnosis of ASD to improve patient management and outcomes. In addition, the physiopathological mechanisms are still poorly understood. Most studies on ASD have been conducted in Western populations. Thus, we wanted to study a group of Lebanese patients with ASD. Our objectives focus around three aspects: 1) The identification of environmental risk factors in order to better understand the pathology. The results of this study showed that several factors such as consanguinity, stress during pregnancy and prematurity appear to be risk factors. 2) The identification of structural variations in the genome of children with ASD in order to evaluate the contribution of CNV by high resolution CGH array approach. This study allowed us to identify new genes in ASD as well as to confirm the presence of regions and genes already cited in previous ASD studies. 3) The identification of metabolites and associated metabolic pathways to provide biomarkers for early diagnosis and to better understanding of the pathophysiology of the disease. New metabolites have been identified and we have confirmed variations already mentioned in the literature concerning certain metabolites that could represent robust markers of the disease

Le transfert et les effets de 3 éléments traces métalliques (ETMs : Cd, Pb et Zn) dans les réseaux trophiques terrestres ont été étudiés sur une zone de 40 km2 polluée par l'ancienne fonderie de Metaleurop Nord (France). Les objectifs étaient (i) d'identifier les principaux facteurs expliquant les concentrations en ETMs dans les sols et les animaux étudiés, de déterminer à quelles échelles spatiales ces facteurs interviennent et si le paysage module les contaminations; (ii) de mesurer les réponses des espèces étudiées à différents niveaux d'organisation biologique et de rechercher des liens entre réponses individuelles et/ou populationnelles. Des échantillonnages portant sur les sols d'habitats ligneux (milieux boisés favorables pour les espèces étudiées) et plusieurs espèces d'escargots et de micromammifères ont été menés durant 3 années consécutives à plusieurs saisons. L'analyse de la distribution spatiale de la contamination des sols montre que les variables expliquant les concentrations totales en ETMs dans les sols (distance à la source, fréquence du vent) agissent à des échelles spatiales relativement larges, alors que des facteurs locaux (caractéristiques des sols, notamment le pH) déterminent les concentrations extractibles au CaCl2 (considérées comme disponibles). Des méthodes géostatistiques d'interpolation spatiale, krigeage ordinaire et universel, ont permis de générer des cartes de contamination des sols sur l'ensemble de la zone d'étude et d'établir une évaluation du risque spatialisée pour les invertébrés et vertébrés des habitats ligneux (basée sur les Eco-SSLs de l'US EPA). Les relations entre les concentrations en ETMs des animaux et des sols ont été étudiées chez 2 espèces d'escargots (Cepaea sp et Oxychilus draparnaudi) et 2 espèces de micromammifères (Crocidure musette Crocidura russula et Campagnol roussâtre Myodes glareolus) sympatriques ayant des régimes alimentaires contrastés. Les concentrations internes augmentent avec la contamination des sols et sont toujours mieux expliquées par les concentrations totales qu'extractibles, sauf pour Cepaea sp. Le paysage influence les niveaux d'ETMs accumulées et leur augmentation le long du gradient de pollution. L'échelle spatiale à laquelle la corrélation entre les concentrations en ETMs dans les animaux et les sols est la meilleure varie entre espèces et entre paysages. Les facteurs physiologiques et écologiques, tels que le régime alimentaire mais aussi la préférence et l'exploitation d'habitat, modulent la bioaccumulation des ETMs. L'influence des caractéristiques du récepteur (sexe, âge, régime alimentaire...) sur l'accumulation et la séquestration des ETMs a été étudiée chez plusieurs micromammifères sympatriques (Mulot sylvestre Apodemus sylvaticus, Campagnol roussâtre, Musaraigne carrelet Sorex araneus et Musaraigne pygmée Sorex minutus). L'âge plus que le sexe, et l'espèce plus que le niveau trophique, influencent les niveaux d'ETMs et de métallothionéines (MTs) et leurs relations. Trois patrons de relations entre capacité d'accumulation des ETMs et production de MTs ont été identifiés. Des mesures de santé individuelle suggèrent que la sensibilité des récepteurs aux ETMs (musaraigne < campagnol < mulot) décroît quand leur capacité de production de MTs augmente. La mesure des MTs seule ne constitue pas un biomarqueur d'exposition pertinent, mais elle est nécessaire pour interpréter la probabilité d'occurrence d'effets délétères. La variabilité temporelle de l'accumulation des ETMs a été étudiée chez le Campagnol roussâtre, mettant en évidence des différences inter-annuelles et inter-saisonnières. Tandis que le Pb (foie et reins) montre des variations inter-saisonnières (printemps < automne), le Cd et le Zn ont des patrons différents entre organes, et des variations inter-annuelles sans effet saisonnier net. L'adaptation potentielle à la pollution métallique de 2 escargots autochtones du site d'étude, l'escargot petit-gris Cantareus aspersus et l'escargot des bois Cepaea nemoralis, a été examinée : des individus issus de 2 origines (parents exposés ou non aux ETMs) ont été exposés in situ en microcosmes dans une expérience de transplantation croisée. L'analyse de l'accumulation des ETMs (facteur de bioaccumulation, paramètres cinétiques) ne montrent pas d'adaptation. Cependant, les caractéristiques de la coquille suggèrent des processus d'acclimatation et d'adaptation à travers une modification du métabolisme du Ca. Ce travail montre que l'analyse de la réponse d'un organisme à la pollution doit s'appuyer sur la mesure de plusieurs paramètres (bioaccumulation, biomarqueur, indice de santé, population...), et que l'interprétation d'une mesure nécessite sa mise en perspective dans son contexte global en changeant de niveaux de perception (niveau d'organisation biologique, contextes temporel et spatial). Dans le cadre de l'évaluation du risque environnemental et de la biosurveillance, nos travaux soulignent la nécessité des suivis à long terme, et de la mise en place de procédures sur des étendues pertinentes par rapport aux processus écologiques qui participent aux réponses observées et tenant compte du paysage.

L'Amazonie brésilienne a connu une importante et rapide modification de l'exploitation de sa forêt dans les 40 dernières années. La région du fleuve Tapajós dans l'état du Pará est un front majeur de colonisation et connaît des taux de déboisement de grande ampleur. Les superficies forestières sont réduites, de même que morcelées par la pratique de l'agriculture sur brûlis. La dégradation de l'environnement se traduit par certains problèmes de santé humaine, notamment l'exposition au mercure (Hg) par la consommation abondante de poissons. Les activités anthropiques en bordure du fleuve accentuent l'érosion des sols et libèrent le Hg naturellement présent dans les sols. Du côté aquatique, des concentrations importantes de Hg sont enregistrées dans les poissons et dans les sédiments. Comme la matière organique terrigène (MOT) est un substrat de transport de ce métal, la connaissance des mouvements de MOT peut s'avérer un outil précieux dans la compréhension de la dynamique de ce polluant diffus affectant la santé humaine et celle des écosystèmes. Afin de comprendre le devenir de la MOT depuis le milieu terrestre jusque dans le milieu aquatique et ce en fonction de l'utilisation du territoire, les biomarqueurs de la lignine ont été employés comme traceurs. Une première étape de recherche a été de décrire la MOT en fonction de la composition en phénols de la lignine par l'étude d'échantillons de végétaux dominants et d'échantillons de différents horizons de sol pour chaque utilisation du territoire (forêt, jachère, agriculture pâturage). De nouveaux indicateurs de milieux boisés et déboisés ont pu être définis de même que des indicateurs propres au milieu tropical amazonien. Dans un deuxième temps, les connaissances sur la nature et la quantité de MOT ont été combinées à celles de la MOT du milieu aquatique. Pour ce faire, des échantillons de matière particulaire en suspension et de sédiments récoltés dans trois bassins versants ont été analysés. En combinant les analyses de biomarqueurs avec des systèmes d'information géographique (SIG) pour analyser les caractéristiques des bassins versants et avec la datation des carottes de sédiments, il a été possible de dresser un portrait des transferts de MOT en fonction du temps et en fonction des bassins versants. Principalement, il y a plus d'apports de MOT au système aquatique dans les sédiments récents, peu importe le bassin versant. La nature de cette matière organique correspond à la signature ligneuse des pâturages, démontrant l'influence des milieux déboisés sur le milieu aquatique. La datation des carottes a permis l'association de la vague de déboisement aux changements récents des quantités et qualités de MOT retrouvée dans le milieu aquatique. Au niveau spatial, les travaux identifient des composantes précises de l'occupation du territoire et des caractéristiques des bassins versants associées aux apports de MOT. Cette étude contribue au renouvellement des connaissances fondamentales géochimiques du milieu tropical tout en permettant de mesurer l'impact de l'occupation récente du territoire amazonien sur les cycles de la matière organique. La détérioration subséquente des milieux aquatiques par la présence de Hg, l'eutrophisation et la production possible de gaz à effet de serre dans les plans d'eau pourrait ainsi être mieux encadrée et restreinte par des actions visant à contenir les mouvements de la matière organique dans la région. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Déforestation, MOT, Biomarqueurs de la lignine, 210Pb, Sols, Sédiments.

Les pyréthrinoïdes et les pyréthrines sont des insecticides neurotoxiques auxquels on attribue également des effets néfastes sur les systèmes immunitaire, hormonal et reproducteur. Ils sont abondamment utilisés en agriculture, mais aussi en horticulture, en extermination et dans le traitement d’infestations parasitaires humaines et animales (gale, poux). Il y a donc un intérêt en santé environnementale à connaître l’ampleur de l’exposition humaine à ces pesticides. La mesure des métabolites urinaires des pyréthrinoïdes et des pyréthrines apparaît une approche de choix pour arriver à cette fin puisqu’elle permet, en théorie, d’obtenir un portrait global de l’exposition. Or,traditionnellement et par soucis de simplicité les concentrations volumiques ou ajustées pour la créatinine) de ces biomarqueurs dans des urines ponctuelles sont déterminées, mais l’effet de l’utilisation de ces unités sur la validité des estimations de dose quotidienne absorbée n’a jamais été vérifié. L’objectif général de cette thèse était donc de développer, appliquer et valider une nouvelle stratégie de mesure et d’analyse de biomarqueurs pour améliorer la précision et la fiabilité des évaluations de l’exposition individuelles et populationnelles aux pyréthrinoïdes et pyréthrines. Les objectifs spécifiques étaient : i) de caractériser l’exposition humaine à ces contaminants en région urbaine et rurale au Québec et ii) de comparer la validité de la nouvelle stratégie de mesure et d’analyse de biomarqueurs urinaires proposée avec les autres méthodes plus usuelles utilisées pour estimer l’exposition individuelle et populationnelle et les doses absorbées de pyréthrinoïdes. Des adultes et des enfants, recrutés dans la population de l’Île de Montréal et de la Montérégie ont recueilli leurs urines pendant une période d’au moins douze heures et complété un questionnaire documentant les sources potentielles d’exposition. Les quantités de métabolites de pyréthrinoïdes et pyréthrines (pmol) mesurées dans les urines ont été ajustées pour une période de douze heures exactement et pour le poids corporel. Les quantités excrétées en région urbaine ont été comparées à celles excrétées en région rurale et les données individuelles et populationnelles ont été comparées à celles qui auraient été obtenues si des concentrations volumiques ou ajustées pour la créatinine avaient été mesurées. Les résultats montrent que l’exposition à ces pesticides est ubiquiste puisque plus de 90% des participants excrétaient les principaux métabolites de pyréthrinoïdes et pyréthrines à un niveau supérieur au seuil de détection analytique. Les résultats suggèrent que l’alimentation pourrait être à l’origine de ce niveau de base puisque les autres sources d’exposition connues n’ont été que rarement rapportées. Au Québec, l’exposition en milieu rural apparaissait légèrement plus importante qu’en milieu urbain et certains facteurs d’exposition, comme l’utilisation de pesticides domestiques, ont été rapportés plus fréquemment en milieu rural. Enfin, il a été démontré que la mesure des concentrations volumiques ou ajustées pour la créatinine de biomarqueurs est une approche qui peut entraîner des biais importants (jusqu’à 500% d’erreur et plus) en particulier lors de l’évaluation de l’exposition individuelle. Il est évident que les autorités de santé publique et de santé environnementale employant des biomarqueurs urinaires afin d’évaluer l’exposition aux pyréthrinoïdes et aux pyréthrines (ainsi qu’à d’autres molécules ayant des demi-vies d’élimination similaire)devraient diriger leurs efforts vers la mesure des quantités excrétées pendant une période d’au moins douze heures pour obtenir un portrait le plus valide possible de l’exposition. Il serait aussi souhaitable de mieux documenter la toxicocinétique de ces molécules chez l’humain afin d’établir avec une plus grande confiance la relation entre les quantités excrétées de biomarqueurs et les doses absorbées de ces contaminants.
Pyrethroids and pyrethrins are neurotoxic insecticides also considered to have negative effects on the immune, endocrine and reproductive systems. They are abundantly used for agricultural and horticultural purposes, for pest control and to treat human and animal parasitic infestations (scabies, lice). Consequently, there is in environmental health an interest in evaluating the extent of human exposure to these pesticides. The measurement of pyrethroid and pyrethrin metabolites in urine seems to be the best approach because it provides in theory a global depiction of the exposure. Because of it straightforwardness, it is common practice to use the biomarkers volume-weighted or creatinine-adjusted concentrations in spot urine samples, however the validity of daily doses estimates derived from these units has yet to be assessed. The main goal of this research was to develop, apply and validate a new approach to the measurement and analysis of biomarkers to improve the precision and the reliability of estimates of pyrethroid and pyrethrin exposure at the individual and population levels. The specific objectives were: i) to characterize human exposure to these contaminants in urban and rural populations in Quebec and ii) to assess the validity of this new strategy of measurement and analysis of urinary biomarkers with the biological monitoring strategies generally used to assess individual and population pyrethroid exposure and absorbed doses. Adults and children recruited in the population of the Island of Montreal and of Monteregie collected their urines for at least twelve hours and filled a questionnaire about their potential sources of exposure. The amounts of pyrethroid and pyrethrin metabolites measured in urine (pmol) were adjusted to a fixed twelve hour period and for the body weight. The amounts excreted in the urban area were compared to those from the rural area and individual and population data were compared to those that would have been obtained if volume-weighted or creatinine-adjusted concentrations would have been used. Results show that exposure to these pesticides is very common, with more than 90% of the participants excreting the main pyrethroid and pyrethrin metabolites above the analytical limit of detection. These results also suggest that the diet could be the main contributor to this base level because the other known sources of exposure were rarely reported. In the province of Quebec, the exposure in a rural area seemed slightly more important than in an urban area and some exposure factors, like the use of household pesticides, were reported more frequently in rural area. Finally, it was shown that the measurement of volume-weighted or creatinine-adjusted concentrations is an approach that can lead to an important bias (an error of up to 500% and more) especially for the assessment of individual exposure. It becomes obvious that public health and environmental health authorities using urinary biomarkers to assess pyrethroid and pyrethrin exposure (or other compounds with similar half-lives) should focus their efforts on measuring the amounts excreted during a period of at least twelve hours to obtain the best picture of the exposure. It would also be pertinent to increase the knowledge of the toxicokinetic behaviour of these compounds in humans in order to establish with greater confidence the relation between the excreted amounts and the absorbed doses of these contaminants.