Caractérisation des expositions professionnelles des éleveurs laitiers bretons : déterminants professionnels de l’exposition à la fraction thoracique des bioaérosols, à l’ammoniac et à l’acétaldéhyde, et effets inflammatoires des poussières organiques

Characterisation of Breton dairy farmer's ocuppational exposures

• Auteur / Autrice : Hugo Pfister
• Direction : Laurent Vernhet, Stéphane Jouneau, Laurent Madec
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie et sciences de la santé
• Date : Soutenance le 14/12/2017
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : ComuE : Université Bretagne Loire (2016-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de recherche en santé environnement et travail -- Rennes

Mots clés

Mots clés contrôlés

Maladies professionnelles

Agriculture

Pollution atmosphérique -- Effets physiologiques

Maladies respiratoires

Éleveurs de bétail laitier

Mots clés libres

Modélisation statistique

Expositions professionnelles

Contaminant de l'air

Agriculture

Maladies respiratoires des voies aériennes inférieures

Statistical modelling

Occupational exposures

Airborne contaminants

Dairy farmers

Lower airway diseases

Résumé

Les éleveurs laitiers-bovins présentent une incidence plus élevée de symptômes respiratoires et de maladies broncho-pulmonaires que la population générale. Un facteur de risque important serait l’exposition professionnelle à divers aéro-contaminants d’origine biologique et chimique. Les déterminants professionnels de ces expositions et les effets biologiques des contaminants inhalés de manière répétée restent cependant mal connus. Dans ce contexte, les travaux réalisés au cours de cette thèse avaient pour objectifs i) de rechercher les déterminants professionnels de l’exposition aux bio-aérosols thoraciques (poussières organiques, endotoxines, bactéries et moisissures), à l’ammoniac et à l’acétaldéhyde, et ii) de caractériser les effets pro-inflammatoires des poussières thoraciques émises lors de la tâche de paillage mécanisé qui est connue pour induire une forte exposition aux bio-aérosols. Pour atteindre ces objectifs, nous avons réalisé une campagne de 112 mesures individuelles répétées dans 29 exploitations laitières d’élevage bovin localisées en Bretagne. Par l’utilisation de modèles multivariés à effets mixtes, nous montrons que l’exposition aux bio-aérosols est majoritairement induite par l’exécution de tâches liées à la distribution de litières et d’aliments (paille, foin, ensilage). L’exposition à l’ammoniac est fortement dépendante du nombre de vaches présentes dans l’exploitation et des temps passés en stabulation et en salle de traite. L’exposition à l’acétaldéhyde est dépendante de la taille de l’exploitation et des tâches liées à la distribution d’ensilage. Nos travaux soulignent également qu’une augmentation de la surface des ouvertures de la stabulation est associée à une réduction significative de l’exposition aux moisissures, à l’ammoniac et à l’acétaldéhyde. Enfin, notre étude montre que les poussières émises lors du paillage mécanisé ont (1) une taille leur permettant de se déposer majoritairement dans les régions trachéo-bronchiques, (2) une composition bactériologique et fongique complexe et (3) in vitro des effets pro-inflammatoires puissants induisant l’expression de TNF-α, d’IL-1β, d’IL-6 et d’IL-8 dans des macrophages humains. Au total, ces travaux de thèse ont permis d’identifier des activités professionnelles et des caractéristiques d’exploitations augmentant significativement les niveaux d’expositions des éleveurs laitiers-bovins à des contaminants chimiques et à des poussières organiques pouvant théoriquement se déposer dans les tissus bronchiques où sont censées se développer différentes maladies broncho-pulmonaires. Les modèles statistiques développés au cours de la thèse permettent dès à présent la reconstitution des expositions des éleveurs et pourront être utilisés dans de futures études épidémiologiques et dans l’élaboration de programmes de prévention.

Dairy farmers have an increased risk of lower airway diseases that is likely related to occupational exposures to airborne contaminants. Nevertheless, occupational determinants of dairy farmers’ exposures remain poorly documented and the biological effects of the contaminants chronically inhaled by farmers need to be fully characterized. In this context, the objectives of this PhD thesis were i) to identify the occupational determinants of exposure to thoracic bio-aerosols (organic dusts, endotoxins, bacteria and moulds), ammonia and acetaldehyde, and ii) to characterize the pro-inflammatory effects of thoracic dusts emitted during the mechanical spreading of straw bedding, a task well-known to generate inhalable dusts. To achieve these goals, we carried out a 112-repeated exposure measurement campaign on 29 dairy farms located in Britany. Using multivariate mixed-effect regression models, we have demonstrated that farmers’ exposures to bio-aerosols were mainly induced by tasks related to bedding material distribution and cow feeding (straw, hay, silage). Exposure levels to ammonia were highly dependent on cow numbers and times spent by the farmers in stable and milking parlour. Acetaldehyde exposure was modulated according to the farm size and times spent to distribute silage. Our work also highlighted that an increase of the area of wall opening significantly reduced exposure to mould, acetaldehyde and ammonia. Finally, our study showed that dusts emitted during mechanical straw spreading have (1) a size small enough to allow them to deposit in the tracheobronchial regions, (2) a complex bacterial and fungal composition, and (3) strong in vitro pro-inflammatory effects that induced TNF-α, IL-1β, IL-6 and IL-8 expression in human macrophages. In conclusion, these results have identified different dairy farm characteristics and occupational tasks that significantly increased the exposure levels to chemical contaminants and thoracic organic dusts. Statistical models built during this research project already allow reconstitution of dairy farmers’ exposure that may of use in future epidemiological studies and to develop new preventive measures.