Modulation de la génotoxicité des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) en mélanges

par Adeline Tarantini

Thèse de doctorat en Modèles, méthodes et algorithmes en biologie, santé et environnement

Sous la direction de Anne Maître et de Thierry Douki.

Soutenue en 2009

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015) .

mots clés

• Composés aromatiques polycycliques
• Pollution atmosphérique
• Toxicologie génétique
• Stress oxydatif
• Spectrométrie de masse

Résumé

Les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) sont une famille de polluants atmosphériques issus de la combustion incomplète de la matière organique. Le chauffage domestique, la fumée de tabac ainsi que certaines activités industrielles sont les principales sources d'émission environnementale. Certains HAP sont connus ou suspectés d'être cancérigènes pour l'homme, comme le benzo[a]pyrene (BaP), à travers la formation de dommages à l'ADN. La majorité des études se sont focalisées sur l'étude d'un HAP pur alors que l'exposition est toujours en lien avec des mélanges. Ce travail vise à évaluer in vitro sur un modèle d'hépatocytes humains (lignée HepG2) la modulation de la génotoxicité des HAP en mélanges à travers l'utilisation de deux biomarqueurs: le test des comètes mesurant les cassures de l'ADN et le dosage par HPLC/MS/MS des adduits à l'ADN du BPDE, métabolite principal du BaP. Dans un premier temps, les dommages induits par le BaP pur ou en mélange binaire avec d'autres HAP particulaires sont évalués. L'étude est ensuite étendue d'une part à des mélanges atmosphériques réels prélevés dans l'environnement ou en milieu industriel, et d'autre part à la fraction d'HAP particulaires reconstituée correspondante. Dans une dernière partie, l'intérêt de ces tests in vitro pour le suivi de l'exposition des populations à des agents génotoxiques associés à divers types d'environnements a été évaluée. Ce travail met en avant la nécessité d'approfondir les connaissances sur les mécanismes à l'origine des interactions entre les composés ainsi que l'intérêt du recours à la modélisation comme outil d'évaluation des dangers liés à l'exposition des populations aux HAP en mélanges.

Titre traduit

Modulation of the genotoxicity of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) in mixtures

Résumé

Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAH) are atmospheric pollutants arising from incomplete combustion of organic matter. Residential heating, vehicle exhaust, cigarette smoke and industrial activities are the main sources of P AH in the environ ment. Sorne of these PAH are suspected or known carcinogens to humans like benzo[a]pyrene (BaP) which causes DNA damage. Most studies focused on the effect of individual P AH whereas human exposure al ways occurs through complex mixtures. This work aims at evaluating the modulation in vitro of the genotoxicity of P AH in mixtures, using in a cellular model of human hepatocytes (HepG2). To achieve this goal, biomarkers of genotoxicity such as the cornet assay measuring DNA strand breaks, and the HPLC/MS/MS measurement of DNA adducts of BPDE, the most reactive BaP metabolite, were chosen. Ln a first step, DNA damage induced by BaP as a pure compound or in binary mixture with other particulate P AH were investigated in order to higltlight the mode of interaction between these compounds. This study was then extended, in one hand to real atmospheric mixtures collected in the environment or inside industrial plants, and in another hand to the reconstructed corresponding particulate P AH fraction. Ln a last more applied part, suitability of those in vitro tests for the monitoring of the genotoxic risk associated with ambient air. This work emphasizes the need for a deeper understanding of the mechanisms underlying interactions between compounds, as well as the necessity to use mathematical modelling as a tool in the assessment of human health hazards posed by exposure to ambient air.