Dynamique et impact des hormones stéroïdes et des activités endocriniennes dans les effluents porcins et les systèmes de traitement du lisier

Dynamic and impacts of steroid hormones and multiple endocrine activies from pig breeding

• Auteur / Autrice : Sarah Combalbert
• Direction : Nicolas Bernet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Santé publique, environnement et société
• Date : Soutenance le 25/02/2011
• Etablissement(s) : Montpellier 2
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences des Procédés – Sciences des Aliments (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Biotechnologie de l'Environnement (Narbonne)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nicolas Bernet, Guillermina Hernandez-Raquet, Alain Grasmick, Patrick Balaguer
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Marina Coquery, José Martinez

Mots clés

Mots clés contrôlés

Endocrinologie

Hormones stéroïdes

Fumier

Perturbateurs endocriniens

Mots clés libres

Perturbateurs endocriniens

Lisier porcin

Hormones stéroïdes

Activités endocriniennes

Endocrine disruptors

Pig manure

Steroid hormones

Endocrine activities

Résumé

Les activités d'élevage sont responsables de la dissémination dans l'environnement d'un grand nombre de polluants, dont les perturbateurs endocriniens (PE) qui affectent le système endocrinien des organismes vivants. La disruption endocrinienne se fait par la liaison des PE sur des récepteurs nucléaires spécifiques dont le récepteur aux strogènes ERα, le récepteur à la dioxine AhR, le récepteur X aux pregnanes PXR, le récepteur aux androgènes AR et le récepteur régulant la prolifération des peroxysomes, PPARγ. Les hormones stéroïdes sont particulièrement actives sur le récepteur ERα. Elles sont naturellement produites par les animaux et concentrées dans les effluents d'élevage épandus sur les sols agricoles. Ce travail de thèse s'est focalisé sur l'étude du devenir des hormones dans des systèmes de gestion des lisiers porcins, à échelle réelle ou contrôliée, en conditions anaérobies ou aérobies. Au préalable, la méthodologie pour l'analyse des hormones dans le lisier a été validée. Les résultats montrent que les hormones sont principalement contenues dans la fraction solide; dans cette fraction les mesures d'activité strogénique (ERα) ont révélé une activité non explicable par les concentrations en hormones, suggérant la présence d'autres composés ayant une activité sur ERα. La quantification des nonylphénols, actifs sur ERα n'a pas permis d'expliquer cette activité. L'étude d'autres voies de perturbation endocrinienne via l'activation des récepteurs AhR, PXR, PPARγ et AR a permis de détecter une forte activité sur le récepteur AhR. L'analyse chimique de cette fraction a montré l'absence de dioxines et d'hydrocarbures aromatiques polycycliques, suggérant l'implication d'autres PE qui restent à être identifiés. Dans les systèmes de traitement sous conditions réelles ou contrôlées, les conditions aérobies sont plus efficaces pour éliminer les hormones et les activités strogéniques et « dioxin-like » associées, bien que cette dernière semble plus récalcitrante.

Livestock activities are responsible for the release of a wide range of pollutants in the environment. Among these pollutants, the endocrine disruptors (ED) can affect the endocrine functions of living organism. The endocrine disruption occurs via the binding of ED to specific nuclear receptors such as the estrogen receptor ERα, dioxin receptor AhR, pregnane-X-receptor (xenobiotics), androgen receptor AR and peroxysome proliferator-activated receptor γ, PPARγ. Steroid hormones are particularly active on ERα receptor. Animals naturally produce high amounts of hormones which are concentrated in manure used for land spreading. This study deals with the fate of hormones in swine waste management facilities at full or pilot scale, under both anaerobic and aerobic conditions. Firstly, the analysis of hormones in such a complex matrix was validated. Hormones are mainly present in the solid fraction of the manure. At the same time, estrogenic activity measurements showed that in this solid fraction, the estrogenic activity cannot be explained by hormones; which suggest the presence of other compounds active on ERα. Nonylphenols concentrations cannot explain this additional activity. The study of the other pathways of endocrine disruption through the activation of AhR, PXR, PPARγ, and AR allowed to measure high AhR activity in the solid fraction of manure. The chemical analysis of this fraction did not show the presence of dioxins and polycyclic aromatic hydrocarbons traditionally involved in such kind of activity; it suggests the presence of other AhR ligands that remain to be identified. In swine manure treatment systems, aerobic conditions were more efficient to remove hormones and the associated estrogenic and AhR activities, even if this last seemed to be more recalcitrant.