Letteratura scientifica selezionata sul tema "Champs électromagnétiques – Effets physiologiques – Mesure"

Le développement rapide des communications cellulaires implique des besoins grandissants en dosimétrie électromagnétique. Ce travail de thèse présente deux méthodes innovantes pour réduire le temps de mesure du SAR (Specific Absorption Rate). Celles-ci s'appuient sur le faible degré de liberté de la répartition du champ électrique dans un fantôme par rapport au millier de données requises par les méthodes classiques. La première méthode présente la reconstruction du champ électrique à partir d'une trentaine d'observées, au moyen d'un modèle paramétrique ellipsoi͏̈dal. Cette reconstruction, totalement compatible avec les systèmes dosimétriques classiques, permet de réduire d'un facteur 10 le temps de mesure. La seconde méthode utilise la connaissance de deux composantes du champ électrique complexe sur une unique surface plane, associée à un algorithme de rétropropagation (décomposition en ondes planes), pour assurer la reconstruction en temps réel du champ électrique et le calcul du SAR
The rapid development of cellular communications results in growing needs for electromagnetic dosimetry. This work presents two innovative methods for the reduction of the SAR (Specific Absorption Rate) measurement time. Their key-point is the effective degree of freedom of the electric field distribution in a phantom, which is much lower than the thousand of observed data required for standard SAR measurements. The first method reconstructs the electric field distribution thanks to a parametric ellipsoidal model with only 20 to 40 measurement points. This reconstruction, fully compatible with existing dosimetric facilities, provides a significant reduction of the measurement process. The second method, from the knowledge of the complex electric field on a unique planar surface, associated with a backpropagation algorithm (plane wave spectrum decomposition), ensures the real-time reconstruction of the electric field in the whole SAR calculation volume

L’exposition des personnes aux champs électromagnétiques est une problématique majeure de société qui touche le domaine de l’automobile. Le développement de la technologie des véhicules électriques et hybrides nécessite la prise en compte de la problématique d’exposition aux ondes dès la phase même de la conception.Le travail présenté dans ce document s’intéresse principalement à l’exposition aux champs magnétiques basse fréquence (BF) marqués par les effets non thermiques de stimulation électriques. Dans cette gamme fréquentielle, les sources principales des risques d’exposition sont les modules de la chaîne de traction qui sont souvent situés à proximité des passagers. L’objectif principal de cette thèse est de virtualiser la mesure évaluant l’exposition aux champs magnétiques BF, jusqu’ici réalisée par un testeur de niveau d’exposition commercial, afin d’être capable de faire une levée de risque d’exposition, en amont, sans entraîner de surcoût au constructeur. Ceci est réalisé en virtualisant l’instrument de mesure.Nous consacrons d’abord notre étude à la compréhension de la mesure d’évaluation d’exposition et du fonctionnement du champmètre Narda ELT-400 utilisé chez notre constructeur automobile pour mesurer l’indice d’exposition. Ainsi, nous détaillons les différentes définitions et méthodes de calcul de l’indice d’exposition du public général aux champs magnétiques BF. Enfin, nous présentons des applications de l’utilisation du champmètre sur des cas de mesure en statique et en dynamique.La deuxième partie de l’étude traite de la construction du prototype virtuel permettant de modéliser la mesure d’indice d’exposition aux champs magnétiques BF réalisée par le champmètre Narda ELT-400. Pour ce faire, nous développons et optimisons dans un premier temps le modèle de la sonde triaxiale du champmètre sous FEKO permettant de positionner et d’orienter la sonde selon le choix de l’utilisateur. Ensuite le champ magnétique rayonné par la sonde virtuelle est traité pour obtenir une mesure virtuelle de l’induction magnétique détectée par la sonde et de l’indice d’exposition.La troisième partie est consacrée à la validation du modèle complet sur des cas réels de mesures effectuées sur des pinces manuelles de soudage par points en comparant les résultats du prototype virtuel à ceux mesurés. La validation du modèle est réalisée dans trois cas d’étude différents correspondant à des profils de champ différents, des fréquences différentes dans la gamme BF et à des formes de signal différentes.Dans la dernière partie de notre étude, une approche stochastique de simulation est proposée en appliquant la méthode de Monte-Carlo, basée sur un grand nombre de tirages aléatoires. Cette méthode permet d’étudier la dispersion des résultats due à l’imprécision plausible de positionnement et d’orientation commise par l’opérateur de la sonde. Cette méthode est appliquée à différentes distances de sources rayonnantes élémentaires. Les résultats principaux de cette partie portent sur le lien entre l’homogénéité du champ au point investigué et la variabilité de la mesure virtuelle autour de ce point suite à l’imprécision commise
Exposure to electromagnetic fields is a major issue in society that affects the automotive domain. The development of electric and hybrid vehicles technology requires the consideration of the issue of exposure since the conception stage.The work presented in this paper is mainly concerned with exposure to low-frequency (LF) magnetic fields distinguished with non-thermal electric stimulation effects. In this frequency range, the main sources of exposure risks are the powertrain elements often located close to the passengers.The main objective of this thesis is to virtualize the measurement assessing exposure to LF magnetic fields, hitherto performed by a commercial exposure level tester, to be able to minimize exposure risks, a priori, without incurring additional costs to the manufacturer. This is realized by virtualizing the measuring instrument.We focus first on understanding the exposure evaluation measurement and on the operation of the ELT-400 Narda field meter used at our automobile manufacturer to measure the exposure index. Thus, we show the different definitions and methods of calculating exposure index of the general public to LF magnetic fields. Finally, we present applications of the use of the field meter on measuring cases in statistic and dynamic states.The second part of the study is consecrated to the construction of the virtual prototype to model the measurement of the exposure index to LF magnetic fields performed by Narda field meter ELT-400. To do this, first we develop and optimize the model of the field meter’s triaxial probe in FEKO to position and orient the probe as selected by the user. Then the magnetic field radiated by the virtual probe is processed to obtain a virtual measurement of the magnetic induction detected by the probe and of the exposure index.The third part of the study deals with the validation of the whole model on real cases of measurements done over manual spot welding clamps by comparing the virtual prototype results with those measured. The model validation is performed in three different case studies corresponding to different field profiles, different frequencies in LF domain and different forms of signal.In the last part of our study, a stochastic simulation approach is proposed by applying the Monte-Carlo Method based on a large number of random draws. This method allows studying the dispersion of results due to the plausible imprecise positioning and orientation committed by the operator of the probe. This method is applied at different distances from elementary radiating sources. The main results of this part focus on the link between the field homogeneity at the investigated point and the variability of the virtual measurement around this point due to the inaccuracy committed

Le sujet de l'exposition aux champs électromagnétiques a fait l'objetd'une grande attention à la lumière du déploiement actuel du réseaucellulaire de cinquième génération (5G). Malgré cela, il reste difficilede reconstituer avec précision le champ électromagnétique dans unerégion donnée, faute de données suffisantes. Les mesures in situ sontd'un grand intérêt, mais leur viabilité est limitée, ce qui renddifficile la compréhension complète de la dynamique du champ. Malgré legrand intérêt des mesures localisées, il existe encore des régions nontestées qui les empêchent de fournir une carte d'exposition complète. Larecherche a exploré des stratégies de reconstruction à partird'observations provenant de certains sites localisés ou de capteursdistribués dans l'espace, en utilisant des techniques basées sur lagéostatistique et les processus gaussiens. En particulier, desinitiatives récentes se sont concentrées sur l'utilisation del'apprentissage automatique et de l'intelligence artificielle à cettefin. Pour surmonter ces problèmes, ce travail propose de nouvellesméthodologies pour reconstruire les cartes d'exposition aux CEM dans unezone urbaine spécifique en France. L'objectif principal est dereconstruire des cartes d'exposition aux ondes électromagnétiques àpartir de données provenant de capteurs répartis dans l'espace. Nousavons proposé deux méthodologies basées sur l'apprentissage automatiquepour estimer l'exposition aux ondes électromagnétiques. Pour la premièreméthode, le problème de reconstruction de l'exposition est défini commeune tâche de traduction d'image à image. Tout d'abord, les données ducapteur sont converties en une image et l'image de référencecorrespondante est générée à l'aide d'un simulateur basé sur le tracédes rayons. Nous avons proposé un réseau adversarial cGAN conditionnépar la topologie de l'environnement pour estimer les cartes d'expositionà l'aide de ces images. Le modèle est entraîné sur des images de cartesde capteurs tandis qu'un environnement est donné comme entréeconditionnelle au modèle cGAN. En outre, la cartographie du champélectromagnétique basée sur le Generative Adversarial Network estcomparée au simple Krigeage. Les résultats montrent que la méthodeproposée produit des estimations précises et constitue une solutionprometteuse pour la reconstruction des cartes d'exposition. Cependant,la production de données de référence est une tâche complexe car elleimplique la prise en compte du nombre de stations de base actives dedifférentes technologies et opérateurs, dont la configuration du réseauest inconnue, par exemple les puissances et les faisceaux utilisés parles stations de base. En outre, l'évaluation de ces cartes nécessite dutemps et de l'expertise. Pour répondre à ces questions, nous avonsdéfini le problème comme une tâche d'imputation de données manquantes.La méthode que nous proposons prend en compte l'entraînement d'un réseauneuronal infini pour estimer l'exposition aux champs électromagnétiques.Il s'agit d'une solution prometteuse pour la reconstruction des cartesd'exposition, qui ne nécessite pas de grands ensembles d'apprentissage.La méthode proposée est comparée à d'autres approches d'apprentissageautomatique basées sur les réseaux UNet et les réseaux adversairesgénératifs conditionnels, avec des résultats compétitifs
The topic of exposure to electromagnetic fields has received muchattention in light of the current deployment of the fifth generation(5G) cellular network. Despite this, accurately reconstructing theelectromagnetic field across a region remains difficult due to a lack ofsufficient data. In situ measurements are of great interest, but theirviability is limited, making it difficult to fully understand the fielddynamics. Despite the great interest in localized measurements, thereare still untested regions that prevent them from providing a completeexposure map. The research explored reconstruction strategies fromobservations from certain localized sites or sensors distributed inspace, using techniques based on geostatistics and Gaussian processes.In particular, recent initiatives have focused on the use of machinelearning and artificial intelligence for this purpose. To overcome theseproblems, this work proposes new methodologies to reconstruct EMFexposure maps in a specific urban area in France. The main objective isto reconstruct exposure maps to electromagnetic waves from some datafrom sensors distributed in space. We proposed two methodologies basedon machine learning to estimate exposure to electromagnetic waves. Forthe first method, the exposure reconstruction problem is defined as animage-to-image translation task. First, the sensor data is convertedinto an image and the corresponding reference image is generated using aray tracing-based simulator. We proposed an adversarial network cGANconditioned by the environment topology to estimate exposure maps usingthese images. The model is trained on sensor map images while anenvironment is given as conditional input to the cGAN model.Furthermore, electromagnetic field mapping based on the GenerativeAdversarial Network is compared to simple Kriging. The results show thatthe proposed method produces accurate estimates and is a promisingsolution for exposure map reconstruction. However, producing referencedata is a complex task as it involves taking into account the number ofactive base stations of different technologies and operators, whosenetwork configuration is unknown, e.g. powers and beams used by basestations. Additionally, evaluating these maps requires time andexpertise. To answer these questions, we defined the problem as amissing data imputation task. The method we propose takes into accountthe training of an infinite neural network to estimate exposure toelectromagnetic fields. This is a promising solution for exposure mapreconstruction, which does not require large training sets. The proposedmethod is compared with other machine learning approaches based on UNetnetworks and conditional generative adversarial networks withcompetitive results

L'Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) est une modalité d'imagerie médicale reposant sur l'utilisation de champs électromagnétiques pour acquérir des images tomodensitométriques du corps humain. Bien qu'appartenant à la catégorie des rayonnements non-ionisants (RNI), des effets transitoires peuvent être ressentis par les personnels travaillant à proximité d'une IRM. Ces travailleurs sont dits exposés aux champs électromagnétiques, même si les différents comités d’experts s’accordent pour dire qu’aucun effet d’accumulation de dose ou d’effet à long terme n’a été trouvé. Ces effets à court terme, allant d’un goût métallique au niveau de la bouche à la stimulation nerveuse et à l'échauffement, sont connus et identifiés. Ils peuvent néanmoins provoquer une gêne, voire un danger, pour le travailleur. Ces préoccupations concernent spécifiquement le champ magnétique permanent (de 1,5 T à 7 T) utilisé par l'IRM. Un groupement d'experts mandatés par l'Organisation Mondiale de la Santé (OMS) a ainsi déterminé l'évaluation de l'exposition des travailleurs au champ magnétique statique comme une priorité importante. Les travaux de cette thèse ont permis de répondre à cette demande en définissant et en implémentant un dispositif de mesure autonome et léger permettant la mesure de cette exposition ainsi que la caractérisation des mouvements du travailleur. La justesse de la mesure d'induction magnétique réalisée par le dispositif est garantie par une méthode de correction numérique prenant en compte les défauts de linéarité et d'orthogonalité du capteur. Basée sur les données du capteur, une méthode d'ajustement de la mesure d'induction magnétique a ensuite été définie. Cette méthode permet, à partir d'une mesure réalisée au niveau du torse du travailleur, d'extrapoler la valeur d'induction magnétique au niveau de la tête de celui-ci. Enfin, une validation pratique du dispositif de mesure a été effectuée à travers un suivi de l'exposition des travailleurs IRM de trois centres d'imagerie médicale : imagerie clinique, imagerie interventionnelle et IRM ultra hauts champs (7~T). Des méthodes d'extraction de métriques permettant l'analyse précise et la comparaison de l'exposition des travailleurs au champ magnétique statique ont été proposées. Les travaux présentés dans cette thèse ont ouvert des perspectives intéressantes, permettant de réaliser le suivi à long terme de l'exposition des travailleurs au champ magnétique statique de façon quasi autonome. De plus, une industrialisation des outils et méthodes définis a pu être réalisée et est actuellement en cours de validation
The Magnetic Resonance Imaging (MRI) is a medical imaging modality using electromagnetic fields (EMF) in order to perform human body tomodensitometric images. Even if these fields are Non-Ionizing Radiations (NIR), some transitory effects can be felt by the staff working in the vicinity of the MRI. Such workers are qualified as “exposed” to EMF, even if all expert comities agree to say that no accumulative or long term effects have been identified yet. Short term effects are known and identified, from metallic taste in the mouth, nerve and muscle stimulation, to biologic tissue heating, which can be troublesome or dangerous. The main exposure concern comes from the MRI permanent static magnetic field (ranging from 1.5 T to 7 T). An expert comity, mandated by the World Health Organization (WHO), has therefore defined the evaluation of the exposure of the MRI workers to the static magnetic field as a priority. This was the focus of this PhD thesis. A light and autonomous static magnetic field monitor (called "exposimeter") has been developed. It allows the recording of the three-dimensional magnetic fields as well as workers’ movements. Its magnetic induction measurement accuracy has been ensured by a specific calibration, which takes into account non-linearity and non-orthogonality of the magnetic sensors. Based on exposimeter data, a magnetic induction extrapolation method has then been developed. This method allows the estimation of the EMF exposure at the head with sensors placed on the torso. Finally, a practical validation of the device has been performed in multiple MRI clinical and research centers, included clinical MRIs (1.5 T and 3 T), an interventional MRI (1.5 T) and an ultra-high field MRI (7 T). Metrics have been defined in order to precisely analyze and compare workers exposure. All the works presented in this PhD thesis open new perspectives such as long term static magnetic field exposure follow-up. Moreover, industrial transfer of the device has been performed and is currently being validated

Les personnes auto-déclarant une "électrohypersensibilité" (EHS) signalent des problèmes de santé dont des maux de tête, stress, douleurs cutanées, qu'ils lient à l'exposition aux champs électromagnétiques. L'origine, ainsi que le mécanisme de développement des symptômes associés à l'EHS sont à ce jour inexpliqués. L'objectif de la thèse était d'accroître le niveau de connaissance de ce syndrome et ainsi d'identifier d'éventuels troubles biologiques. Ce travail a exploré le fonctionnement des systèmes endocrinien, nerveux autonome, immunitaire et le sommeil chez les EHS à l'aide de marqueurs physiologiques (variabilité du rythme cardiaque, activité électrodermale et rythme respiratoire) et biologiques (marqueurs salivaires et urinaires). Deux études ont été réalisées : une enquête par auto-questionnaire combinée à une étude de caractérisation sans exposition aux champs électromagnétiques et une étude de provocation avec exposition à quatre signaux électromagnétiques successifs. A l'aide du questionnaire, nous avons fourni un aperçu général sur l'EHS en France. Nos résultats sur le sommeil indiquent des perturbations chez les EHS. De plus des marqueurs (alpha amylase et nombre de réponses électrodermales) diffèrent entre les groupes EHS et non EHS. La majorité des marqueurs physiologiques et biologiques n'indiquent pas d'effet en réponse à une exposition électromagnétique chez les EHS
People suffering from "Electrohypersensitivity" (EHS) report health problems such as headaches, stress, skin pain, that they associate with exposure to electromagnetic fields. So far, origin and underlying mechanism of EHS are unexplained. The aim of this thesis was to bring knew knowledges on this syndrome and identify possible biological markers. This work focused on the endocrine, autonomic, immune functions and sleep in people self-reporting EHS by using physiological (heart rate variability, electrodermal activity and respiration rate) and biological (salivary and urinary) markers. Two studies were performed : a self-questionnaire survey combined with a characterization study without any intentional exposure to electromagnetic fields and a provocation study with exposure to four successive electromagnetic signals. The conducted survey provided an overview of EHS in France. Our results indicate the presence of sleep disturbances in EHS and markers (salivary alpha amylase and number of electro dermal responses) significantly differ between EHS and non EHS group. Most of physiological and biological markers were not affected by electromagnetic exposure in EHS

UN CHAMP MAGNETIQUE (CM) EST GENERE PAR TOUT CONDUCTEUR PARCOURU PAR UN COURANT ELECTRIQUE : LA PRODUCTION, LE TRANSPORT ET L'UTILISATION DU COURANT ELECTRIQUE DOMESTIQUE (A 50 Hz EN EUROPE) GENERENT DES CM D'EXTREMEMENT BASSE FREQUENCE (ELF, < 300 Hz) DONT LA PROPRIETE PRINCIPALE EST D'INDUIRE A DISTANCE DES MICRO-COURANTS ELECTRIQUES. PAR CONSEQUENT, TOUTE PERSONNE A PROXIMITE D'UNE LIGNE A HAUTE TENSION OU D'UN APPAREIL ELECTRIQUE DOMESTIQUE EST SOUMISE A CE PHENOMENE. BIEN QU'ELLES SOIENT NECESSAIRES A L'ETABLISSEMENT DE LIMITES D'EXPOSITION, IL N'EXISTE PAS D'INFORMATIONS CONSENSUELLES SUR LE SEUIL AU-DELA DUQUEL UN CM ELF PEUT INTERAGIR AVEC LE FONCTIONNEMENT PHYSIOLOGIQUE NORMAL HUMAIN. DES ETUDES MENEES SUR L'EVALUATION DE PARAMETRES NEUROPHYSIOLOGIQUES (EEG, POTENTIELS EVOQUES) ET COMPORTEMENTAUX (TEMPS DE REACTION, OSCILLATIONS POSTURALES) ONT NEANMOINS MONTRE L'EXISTENCE D'EFFETS DES CM. AUSSI, LE BUT DE CE TRAVAIL ETAIT D'EVALUER LES EFFETS DE L'EXPOSITION A UN CM A 50 Hz DE 1000 uT CENTRE AU NIVEAU DE LA TETE SUR LES MICRO-MOUVEMENTS SEGMENTAIRES HUMAINS. POUR CELA, LE TREMBLEMENT POSTURAL ET LE TREMBLEMENT CINETIQUE DE TRENTE-SIX TRAVAILLEURS D'EDF ONT ETE EVALUES DANS LE CADRE D'UN PROTOCOLE CONTREBALANCE MENE EN DOUBLE AVEUGLE. LE TREMBLEMENT ETAIT EVALUE EN PRESENCE ET EN L'ABSENCE DE CM ("ON" vs "OFF") AU COURS DE SEQUENCES D'EXPOSITION REELLES ET "SHAM" (i. E. LE CM N'ETAIT JAMAIS PRESENT). UNE PREMIERE ANALYSE A EVALUE LES EFFETS INSTANTANES ("ON" vs "OFF") ET A PLUS LONG TERME (EXPOSITION SHAM vs REELLE) DU CM AU NIVEAU DU GROUPE. ENSUITE, UNE ANALYSE EN ONDELETTES A ETE REALISEE SUR LE TREMBLEMENT POSTURAL AFIN (1) DE DETECTER L'EXISTENCE D'UN EFFET TRANSITOIRE LIE AU PASSAGE DU CM DE "OFF" A "ON" ET INVERSEMENT, ET (2) D'EVALUER LE TREMBLEMENT AU MOMENT DE LA TRANSITION. ENFIN, LE CM POUVANT AVOIR UN EFFET DIFFERENCIE SELON LES PERSONNES, UNE ANALYSE INDIVIDUALISEE A ETE CONDUITE SUR CHACUN DES SUJETS. CE TRAVAIL N'A MONTRE AUCUN EFFET DU CM SUR LE TREMBLEMENT CINETIQUE. EN REVANCHE, SUR LE TREMBLEMENT POSTURAL, IL A PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE (1) UN EFFET A LONG TERME DU CHAMP SUR LA PROPORTION DE BASSES FREQUENCES (ENTRE 2 ET 4 Hz), (2) UN EFFET DE RELAXATION DU SUJET INDUIT PAR LE PROTOCOLE ET (3) UNE EXACERBATION DE CET EFFET DE RELAXATION LORS DE L'EXPOSITION AU CM. LES SUJETS AYANT UN TREMBLEMENT DE PLUS GRANDE AMPLITUDE SEMBLENT PLUS SENSIBLES AU CM. EN DEFINITIVE, L'EXPOSITION A UN CM A 50 Hz DE 1000 uT PEUT ETRE DETECTEE DANS L'EVALUATION DES MICRO-TREMBLEMENTS HUMAINS. CES EFFETS NE SONT EN AUCUN CAS PATHOLOGIQUES ET DEVRAIENT ETRE PRIS EN COMPTE POUR L'ETABLISSEMENT DE NOUVELLES NORMES.

Durant les quinze dernières années, une attention particulière a été portée aux effets potentiels sur le vivant des champs radiofréquence (RF) des communications sans fil. Malgré l’intensité des efforts de recherche sur les effets biologiques et sanitaires potentiels des RF, nos connaissances en bioélectromagnétisme n’ont pu suivre l’évolution rapide des technologies.[…] La capacité des RF à provoquer un échauffement des tissus est parfaitement caractérisée. Des recommandations et des normes ont été définies afin de protéger les populations des risques associés, sachant qu’aucun échauffement n’est provoqué par l’exposition aux dispositifs de communications sans fil en raison des très faibles niveaux correspondant. Il est donc capital de savoir si l’on peut totalement exclure que des effets non-thermiques des RF de faible niveau existent au niveau moléculaire au sein de la matière vivante. L’objectif de cette thèse est d’évaluer en temps réel et sur cellules vivantes, les effets de l'exposition aux champs radiofréquences (CW, GSM-1800, UMTS, Wi-Fi, WiMax, LTE), soit au niveau moléculaire en ciblant l’activité du canal ionique TRPV1 qui est l’un des thermorécepteurs de notre organisme, soit au niveau cellulaire en étudiant le comportement général de cellules exposées aux RF à l’aide d’une technique dite « sans marquage », l’impédancemétrie. Le suivi de l’activité du canal TRPV1 sous exposition RF a été réalisé à l’aide de la technique du transfert d’énergie en résonance de bioluminescence (BRET), une technique spectroscopique qui permet l’analyse des interactions protéines-protéines ou des changements de conformation des protéines en temps réel et sur cellules vivantes. La mise en place de cette technique a demandé la construction et la caractérisation de sondes BRET ciblant les canaux TRP ainsi que la mise au point d’un dispositif de mesure déporté des spectres de BRET à l’aide d’une fibre optique, afin de pouvoir exposer les échantillons aux champs RF. La conclusion de ce volet de la thèse est que les RF sont capables d’activer le canal TRPV1 en produisant un échauffement diélectrique, mais qu’en absence d’augmentation de la température il n’y a aucun effet des RF sur le niveau d’activité basal du canal TRPV1 ou sur l’efficacité de la Capsaïcine, un agoniste, à activer TRPV1. L’analyse du comportement global de cellules en culture sous exposition RF a été réalisée à l’aide d’un système xCELLigence modifié afin de pouvoir à la fois suivre le comportement cellulaire par impédancemétrie tout en utilisant le réseau d’électrodes des plaques de mesure pour exposer les cellules mises en culture aux RF. À l’aide de ce dispositif, nous avons pu réaliser des expositions de cellules SH-SY5Y avec un DAS de 24 W/Kg sans provoquer d’échauffement dans le milieu de culture ou dans les cellules. Aucun effet des RF sur le comportement de la lignée de neuroblastome SH-SY5Y n’a cependant pu être mis en évidence, que ce soit en absence ou en présence d’une co-stimulation par un agent chimique. La conclusion de cette étude est que dans des conditions où la température reste stable, nous n’avons pas pu mettre en évidence de modification du fonctionnement du vivant que ce soit au niveau moléculaire ou au niveau cellulaire. Les outils développés dans ce travail de thèse ouvrent, de plus, d’importantes perspectives tant dans le domaine du criblage de médicaments candidats à l’aide du BRET spectral, que pour de futures études en bioélectromagnétisme
The biological and health effects of radiofrequency (RF) electromagnetic fields (EMF) exposure have been very actively studied in the past two decades, mainly triggered by concerns about potential health effects of wireless communication systems. This physical agent is among the most common, fastest-growing environmental factors, triggering concerns in the population, as even a minor effect of EMF exposure on health could have a major public health impact. While the effects of extremely low frequency electromagnetic fields (ELF EMF) on the excitation of nerve and muscle cells have been well-characterized, the only well-described effects of radiofrequency electromagnetic fields (RF EMF) on biological systems are caused by dielectric-relaxation heating. In contrast, “nonthermal” RF EMF effects refer to other potential biological effects that are not caused by temperature elevation of living tissue or cell culture medium. The investigation of such mechanisms has been hampered by the absence of robust, reliable and repeatable effects occurring as a consequence of low-level exposures, for which temperature elevation is minimal. Moreover, no plausible mechanistic hypotheses have been given concerning thermal or nonthermal effects of low-level RF EMF exposures, making difficult to draw conclusions on the basis of available experimental results. Nonetheless, in 2011, the International Agency for Research on Cancer (IARC) classified RF emitted by cell phones as “possibly carcinogenic to humans” (Class 2B). The characterization of nonthermal biological RF EMF effects is therefore of primary importance for setting safety limits since guidelines and standards have so far been set to protect from the known health risks associated only with the thermal effects of RF EMF exposures. The aim of this basic science thesis work is to characterize the effects of environmental RF EMF signals on living matter at the cellular and molecular level. In this work, we took advantage of modern and innovative methods to observe the behavior of living matter under RF EMF exposure in real time at various specific absorption rates (SAR). In particular, we have studied: (i) Specific RF EMF effects on the ionic channel TRPV1, a major thermoreceptor in our body. TRPV1 activation under RF EMF exposure was studied using the bioluminescence resonance energy transfer (BRET) technique. The implementation of this technique called for the construction and characterization of BRET probes targeting TRP channels as well as the development of a device for the remote measurement of BRET spectra, using an optical fiber. The conclusion of this part of the thesis is that RFs are able to activate the TRPV1 channel by producing a dielectric heating but in the absence of temperature increase there is no RF effect on the basal activation state of TRPV1 and no change of capsaicin maximal efficacy to activate TRPV1. (ii) The analysis of the global behavior of cells in culture under RF exposure was carried out using a modified xCELLigence system where the array of electrodes of the measuring plates were also used to expose the cells to RF EMF. Using this device, we were able to perform SH-SY5Y cell exposures with a SAR of 24 W/kg without causing heating in the culture medium or in the cell culture. No effect of RF EMF on the behavior of the neuroblastoma SH-SY5Y line could however be demonstrated, either in the absence or in the presence of a co-stimulation by a chemical agent. The conclusion of this study is that under conditions where the temperature remains stable, we have not been able to demonstrate any changes in the functioning of living cells, ether at the molecular level or at the cellular level. The tools developed in this thesis work offer important prospects both in the field of drug screening using spectral BRET, and pave the ways for future studies in bioelectromagnetics

Avec le développement des nouvelles technologies, l'exposition aux champs électromagnétiques est de plus en plus importante. En marge de ce développement, nos sociétés ont vu émerger des personnes présentant des symptômes qu'ils attribuent à une exposition aux champs électromagnétiques. Les résultats des études expérimentales antérieurs restant à controverse, l'objectif de ce travail est de voir si une exposition conjointe entre les champs électromagnétiques et le bruit conduit à une apparition ou une exacerbation des symptômes des champs électromagnétiques. Cette étude s'est portée sur différentes fonctions physiologiques chez une population juvénile : le sommeil, le système immunitaire, la prise alimentaire, la respiration et le comportement. Nos résultats montrent un comportement anxieux, une diminution de la locomotion ainsi qu'une augmentation du poids des animaux, associé à des variations dans le pattern alimentaire. Le sommeil et la respiration sont peu modifiés chez les animaux exposés aux champs électromagnétiques. Le système immunitaire des animaux exposés aux champs électromagnétiques présente des altérations au niveau du système immunitaire acquis avec une redistribution des sous-populations lymphocytaires en faveur d'une activation des cellules et de l'immunité humorale, mais sans variation du système immunitaire inné. L'altération de ce dernier système est observée lors de la co-exposition mais est différente de celle d'une exposition au bruit. Ce travail de thèse a permis de mettre en évidence différents effets des CEM, notamment un comportement anxieux et des variations immunitaire
With the development of wireless technologies, electromagnetic fields became an important environmental constraint. However, some people attribute symptoms to electromagnetic fields exposure. The results of experimental studies remain controversial due to contradictory results. The aim of this work is to evaluate the effects of a co-exposure between electromagnetic fields and noise. The hypothesis is that co-exposure led to an exacerbation of the electromagnetic fields effects. This work focused on different physiological functions in a juvenile population: sleep, immune system, food intake, respiratory parameters and behavior. The results showed a higher anxious behavior, a decrease of locomotor parameters and an increase in the weight of the animals, associated with variations in the food intake pattern. Sleep is slightly altered in animals exposed to electromagnetic fields. The immune system of animals exposed to electromagnetic fields exhibits alterations in the adaptive immune system by a redistribution of lymphocyte subpopulations in favor of cell activation and humoral immunity, but without variation of the innate immune system. The alteration of immune system was observed during the co-exposure with a different way than noise exposure. This work was the first study to show a variation of immune parameters in juveniles chronically exposed to electromagnetic fields

Contexte : Au cours des dernières décennies, les activités humaines ont entraîné l’apparition ou l’augmentation de certains polluants environnementaux. En parallèle une progression de l’incidence de certaines maladies chroniques comme des cancers, des maladies neurodégénératives ou encore des troubles de la reproduction a été observée. Dans ce contexte, de nouvelles disciplines telles que l’épidémiologie environnementale ou l’expologie se sont fortement développées afin d’analyser le lien entre les nuisances et les maladies dans les populations humaines. Le principal enjeu est d’estimer au mieux l’exposition des individus, et ceci de manière rétrospective. L’objectif de notre thèse était de contribuer au développement de méthodes pour la mesure des expositions aux pesticides et aux champs électromagnétiques, utilisables dans l’étude du lien avec des maladies chroniques. Méthode : Nous avons construit deux types d’outils d’estimation de l’exposition : i) deux matrices emploi-exposition concernant les expositions professionnelles aux pesticides, l’une spécifique en agriculture (PESTIMAT) et la seconde concernant la population générale (PESTIPOP). Pour cela, nous avons eu recours à de nombreuses sources de données comme l’expertise, des données de questionnaires (notamment celles d’une étude cas-témoins en population générale CERENAT) et des données bibliographiques. ii) des indicateurs géographiques d’exposition résidentielle aux champs électromagnétiques et aux pesticides, à l’aide d’un système d’information géographique et de cartes représentant les sources d’exposition et les domiciles des sujets. Nous avons ensuite appliqué ces indicateurs à l’étude des tumeurs cérébrales, dans le cadre de l’étude CERENAT. Résultats : Nous présentons dans le cadre de cette thèse les premières versions des matrices PESTIPOP et PESTIMAT auxquelles nous avons contribué, ainsi que les données d’exposition aux pesticides et champs électromagnétiques obtenues à l’aide de systèmes d’information géographique. De plus, nous présentons les résultats des analyses de risque concernant les tumeurs cérébrales en lien avec les expositions aux pesticides et champs électromagnétiques, menées à l’aide des outils développés. Nous avons ainsi mis en évidence une augmentation significative du risque de tumeur cérébrale chez les sujets ayant vécu longtemps à proximité de céréales et chez ceux ayant vécu à moins de 50 mètres d’une ligne électrique haut voltage. Les résultats différaient selon la qualité des sources de données utilisées pour construire les indicateurs géographiques. Conclusion : Les outils que nous avons développés ont pu être utilisés et testés dans le cadre d’études épidémiologiques en cour:s l ’étude CERENAT et la cohorte ELFE. Ils ont montré leur capacité à discriminer les individus concernant leurs expositions, variable en fonction des paramètres retenus. Néanmoins, la mise en œuvre de ces méthodes s’est affrontée à plusieurs difficultés, notamment la disponibilité limitée des données anciennes pour la construction des indicateurs d’exposition
Context: Over past decades, human activities have led to the emergence and the increaseof environmental pollutants. In parallel, a progression of the incidence of some chronic diseaseslike cancer, neurodegenerative diseases and reproductive issues was observed. In this context,new disciplines like environmental epidemiology or expology have developed greatly in order toanalyze the association between pollutants and diseases in human populations. The main challenge is to estimate at its best individual exposure to pollutants, particularly in a retrospective way. The objective of our thesis was to contribute to the development of newmethods for the assessment of exposures to pesticides and electromagnetic fields, usable in studies about the association with chronic diseases.Methods: We built two kinds of exposure assessment tools: i) two job-exposure matrices focusingon occupational exposure to pesticides, one specific to agriculture (PESTIMAT) and one usable inthe general population (PESTIPOP). For that purpose, we used various data sources likeexpert assessment and questionnaires (from a case-control study in the general populationCERENAT) and literature data. ii) geographic metrics estimating residential exposure topesticides and electromagnetic fields, with a geographic information system and mapsrepresenting exposure sources and places of residence. Then we applied these tools to braintumours in the case-control study CERENAT.Results: We present in this thesis, the initial version of the two job-exposure matrices PESTIPOPand PESTIMAT, focusing on occupational exposure to pesticides, to the building of which wecontributed, as well as exposure metrics to pesticides and electromagnetic fields obtained witha geographic information system. Furthermore, we present the results of risk analysis aboutbrain tumours and exposure to pesticides and electromagnetic fields, carried out using thedeveloped metrics. We found a significant increase of brain tumour risk when people lived a longtime near cereal crops and at less than 50 meters from high voltage electric lines. Results differedaccording to quality of data used to build the geographic metrics.Conclusion: The metrics we developed have been used and tested in current epidemiologicalstudies: the CERENAT study and the ELFE cohort study. They showed their ability to discriminateindividuals according to exposure, varying depending on the parameters used. However, theimplementation of these methods has encountered some difficulties, particularly the limitedavailability of historical data needed for the metrics’ construction