Détection des substances de la performance dans les phanères : approches analytiques et application à des cas de dopage, des dossiers cliniques et des expertises médico-légales

Detection of performance-enhancing substances in hair, body hair and nails : analytical approaches and application to doping cases, clinical cases and forensic investigations

• Auteur / Autrice : Laurie Gheddar
• Direction : Pascal Kintz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Toxicologie et biologie de l’environnement
• Date : Soutenance le 15/11/2021
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences de la vie et de la santé (Strasbourg ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de pharmacologie et toxicologie neurocardiovasculaire (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Sébastien Raul
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurent Monassier, Jean-Claude Alvarez, Laurence Labat
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Pierre Goullé, Pascal Houzé

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dopage dans les sports

Analyse

Phanères

Anabolisants -- Toxicologie

Toxicologie légale

Mots clés libres

Substances de la performance

Chromatographie liquide et gazeuse couplée à la spectrométrie de masse en tandem (UHPLC/GC -MS/MS)

Cheveux

Poils

Médecine-légale

Dopage

Performance substances

Liquid and gas chromatography coupled with tandem mass spectrometry (UHPLC/GC - MS/MS)

Hair

Body hair

Forensic

Doping

Résumé

Du fait de leur accès facilité par Internet, de nombreux produits sont détournés par les sportifs de haut niveau mais également par les amateurs (culturistes, par exemple) pour améliorer leur performance physique, esthétique et/ou mentale. Dans le cadre de cette thèse, je me suis intéressée aux substances de la performance suivantes, qui sont interdites en permanence par l’Agence Mondiale Anti-dopage (AMA) : les agents anabolisants classés S1 - les modulateurs sélectifs des récepteurs des androgènes (SARMs) S1.2 - les modulateurs hormonaux et métaboliques S4 et enfin la classe S5 qui comprend les diurétiques et les agents masquants. L’abus de ces substances peut conduire à des effets secondaires de type psychiatrique, de l’agressivité et à des complications pour la santé pouvant mener jusqu’au décès. Il est donc important de savoir les identifier dans un laboratoire de toxicologie médico-légale. Afin de comprendre si les résultats anormaux (dopage) ou positifs (médico-légal) observés sont dus à des contaminations environnementales, à des malversations ou à des pratiques dopantes caractérisées, l’analyse des phanères (cheveux, poils) a été choisie. L’objectif principal de cette thèse a été d’établir des critères d’interprétation pour expliquer les résultats dans les phanères. La première partie du travail a été consacrée à la mise en place d’une stratégie analytique et au développement et à la validation de trois méthodes d’analyses robustes et sensibles dans les cheveux à l’aide de systèmes de chromatographie liquide/gazeuse couplée à des détecteurs de spectrométrie de masse en tandem. A ce jour, les librairies de spectres MS comportent 20 stéroïdes anabolisants et 10 esters de testostérone, nandrolone, drostanolone et boldenone, 9 SARMs et 2 modulateurs métaboliques associés à la consommation de SARMs et enfin 9 diurétiques. Les méthodes MS sont mises à jour dès lors qu’un nouveau produit est commercialisé. Après la mise en place des méthodes analytiques, ma thèse a porté sur la caractérisation de l’incorporation de ces substances dans les cheveux, les poils et/ou les ongles. Pour ce faire, les méthodes ont été appliquées à des cas de dopage dans des cas de suspicion de contamination, à des affaires médico-légales dans des cas de violence ou de décès lié à l’abus d’agents anabolisants et à des cas cliniques dans le cadre du suivi thérapeutique des patients admis à l’hôpital. Pour finir, afin d’augmenter la spécificité des méthodes, d’identifier de nouveaux produits et leurs métabolites dans les urines ou d’identifier des produits inconnus avec précision, il a été nécessaire d’utiliser deux outils supplémentaires : les microsomes hépatiques humains (HLMs) et la spectrométrie de masse haute résolution (HRMS). Ces travaux ont donné lieu à 22 publications nationales et internationales ainsi qu’à de nombreuses collaborations.

Because of their easy access through the Internet, many products are misused by top athletes but also by amateurs (bodybuilders, for example) to improve their physical, aesthetic and/or mental performance. In the framework of this thesis, I was interested in the following performance-enhancing substances, which are permanently banned by the World Anti-Doping Agency (WADA) : anabolic agents classified as S1 - selective androgen receptor modulators (SARMs) S1.2 - hormonal and metabolic modulators S4 and finally the S5 class which includes diuretics and masking agents. Abuse of these substances can lead to psychiatric side effects, aggression and health complications that can lead to death. It is therefore important to know how to identify them in a forensic toxicology laboratory. In order to understand whether the adverse analytical findings (doping) or positive (forensic) results observed are due to environmental contamination, malpractice or doping practices, the analysis of keratinous matrices (hair) was chosen. The main objective of this thesis was to establish interpretation criteria to explain the results in hair. The first part of the work was devoted to the establishment of an analytical strategy and the development and validation of three robust and sensitive analytical methods in hair using liquid chromatography/gas systems coupled with tandem mass spectrometry detectors. To date, the MS spectra libraries include 20 anabolic steroids and 10 esters of testosterone, nandrolone, drostanolone and boldenone, 9 SARMs and 2 metabolic modulators associated with SARM consumption and 9 diuretics. The MS methods are updated as soon as a new product is marketed. After setting up the analytical methods, my thesis focused on the characterization of the incorporation of these substances in hair and/or nails. To do so, the methods were applied to doping cases in cases of suspected contamination, to forensic in cases of violence or death related to the abuse of anabolic agents and to clinical purposes in the context of therapeutic follow-up of patients admitted to hospital. Finally, in order to increase the specificity of the methods, to identify new products and their metabolites in urine or to identify unknown products with precision, it was necessary to use two additional tools : human liver microsomes (HLMs) and high resolution mass spectrometry (HRMS).This work has resulted in 22 national and international publications and numerous collaborations.