Contributiopn de l'approche effect directed analysis à l'identification de perturbateurs endocriniens dans les milieux aquatiques

Contribution of effect directed analysis approach to the identification of endocrine disrupting chemicals in aquatic systems

• Auteur / Autrice : Nicolas Creusot
• Direction : Hélène Budzinski, Sélim Aït-Aïssa
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie analytique et environnement
• Date : Soutenance le 06/12/2011
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Environnements et Paléoenvironnements Océaniques et Continentaux (Talence, Gironde ; 1999-....)
• Jury : Président / Présidente : Jérôme Cachot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Etienne Vermeirssen, Patrick Balaguer
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Paule Vasseur, Bruno Le Bizec

Mots clés

Mots clés contrôlés

Identification

Chimie analytique

Essais biologiques

Effets de la pollution de l'eau

Perturbateurs endocriniens

Mots clés libres

Eda

Outils bioanalytique in vitro

Perturbateurs endocriniens

Capteurs passifs

Eda

In vitro bioanalytical tools

Endocrine disrupting chemicals

Integrative sampler

Résumé

L’objectif général de cette thèse concerne la mise en place et l’évaluation d’une approche de type effect directed analysis (EDA), couplant bioessais in vitro et analyses physico-chimiques, pour la caractérisation de la contamination des milieux aquatiques par les perturbateurs endocriniens (PE) et leur identification. De nouveaux outils in vitro ont été développés et intégrés à une approche multi-bioessais pour la détection de polluants émergents afin de permettre un large diagnostic de la contamination par les PE. Parmi eux, le bioessai basé sur le pregnane X receptor humain s’est avéré complémentaire des cibles classiquement étudiées (e.g. récepteurs des œstrogènes (ER), des androgènes (AR) ou des hydrocarbures aromatiques (AhR)). Combinés, ces bioessais ont permis de déterminer des profils intégrés de la contamination inédits dans le sédiment et les eaux de surface, mettant en lumière la nécessité de considérer d’autres cibles biologiques que ER et AhR et de s’intéresser à l’ensemble des compartiments du milieu aquatique pour une meilleure évaluation de la contamination. En particulier, l’utilisation combinée de ces nouveaux outils à des capteurs passifs de type POCIS (polar organic compound integrative sampler) s’est révélée pertinente pour évaluer la contamination de la colonne d’eau par des composés hydrosolubles. Enfin, une démarche EDA, intégrant ces bioessais et des méthodes physico-chimiques d’extraction et de fractionnement adaptées, a été validée pour l’identification des composés détectés. Son application sur deux sites soumis à des contaminations chimiques différentes (mixte urbaine/agricole et pharmaceutique) a permis d’évaluer la contribution des polluants cibles, dont les prioritaires, dans les réponses des bioessais et d’identifier de nouveaux PE.

The aim of this thesis was to develop and to evaluate an effect directed analysis (EDA) approach, combining in vitro bioassays and chemical analysis for the characterization of aquatic systems contamination by endocrine disrupting chemicals (EDCs) and their identification. For integrative contamination assessment, new in vitro tools have been developed and evaluated for the detection of emerging pollutants, and then integrated in a multi-bioassays approach. In particular, the human pregnane X receptor (PXR) based bioassay provided further information on bioactive contaminants and thereby enhanced the environmental diagnostic as regard to classical biological target (e.g. estrogen (ER), androgen (AR) or aryl hydrocarbon receptors (AhR)). Such multi-receptors approach allowed determining novel integrative toxicity profiles in sediment and surface water. Overall, our results demonstrated the need to integrate other biological target than ER and AhR, and to assess contamination partitioning for a better hazard/risk assessment. For such purpose, combined use of polar organic compound integrative sampler and in vitro bioassays provided suitable tools to assess active hydrosoluble chemicals in surface water. Finally, in order to identify the compounds responsible for the detected activities, the multi-receptors approach has been integrated in EDA strategy applied to two river sites under different chemical pressures (urban/agricultural and pharmaceutical). To tackle this challenge, extraction and fractionation methods were developed and evaluated in order to encompass a diversity of active chemicals that are detected by in vitro bioassays. The EDA approach allowed determining partial contribution of priority pollutants in biological responses as well as the identification of new EDCs.