Thèse soutenue

Caractérisation de l'exposition pulmonaire aux perturbateurs endocriniens adsorbés sur des particules atmosphériques urbaines de différentes tailles granulométriques : approches chimique et biologique in vitro
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Auteur / Autrice : Diane Le Bayon
Direction : Elodie Guigon-Moreau
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie, environnement et santé
Date : Soutenance le 24/06/2022
Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de l'École pratique des hautes études (Paris)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Milieux environnementaux, transferts et interactions dans les hydrosystèmes et les sols (Paris ; 1997-....) - Milieux Environnementaux- Transferts et Interactions dans les hydrosystèmes et les Sols / METIS
Établissement de préparation de la thèse : École pratique des hautes études (Paris ; 1868-....)
Jury : Président / Présidente : Philippe Garrigues
Examinateurs / Examinatrices : Philippe Garrigues, Sylvain Billet, Armelle Baeza-Squiban, Lucie Oziol, Gaëlle Uzu
Rapporteurs / Rapporteuses : Sylvain Billet, Armelle Baeza-Squiban

Résumé

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L'objectif de ce doctorat a été de caractériser le danger inhérent à la multi-contamination des particules atmosphériques d'origine urbaine en composés de la famille des perturbateurs endocriniens (PE) selon la classe granulométrique des PM (particulate matter). Les classes de PM réglementées, respectivement de diamètre inférieur à 10 et 2,5 µm, PM10 et PM2,5, ainsi que les PM de toutes tailles, TSP, ont été prélevées sur 3 sites de la région parisienne, ayant des caractéristiques similaires (pollution urbaine de fond), sur deux saisons contrastées (froide et chaude). Les extraits organiques de ces 3 classes de particules ont été analysés chimiquement pour leur contamination en 59 composés organiques semi-volatils (COSV), ayant des propriétés de perturbation endocrinienne suspectées ou avérées. Les différentes familles de COSV étudiées sont les : phtalates, hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), polybromodiphénylethers (PBDE), polychlorobiphényles (PCB), pesticides, alkylphénols et parabènes. Ces extraits organiques des PM urbaines collectées ont également été étudiés sur des bio-essais de transactivation cellulaire in vitro pour leur potentiel (anti)-œstrogénique (sur cellules T47D-KBluc), anti-androgénique (sur cellules AIZ-AR) et dioxin-like (sur cellules AZ-AhR). Les teneurs moyennes en µg/m3 dans l'air des PM urbaines étudiées ici sont dans l'ordre PM2,5 < PM10 < TSP, pour les 2 saisons. Les résultats ont montré que les familles de COSV majoritairement retrouvés dans les particules, quelle que soit leur granulométrie, étaient les phtalates et les HAP. Cependant, les phtalates présentent les concentrations les plus élevées en saison chaude, alors que celles des HAP le sont en saison froide. Les COSV étudiés s'avèrent être amenés par la classe fine des PM, les PM2,5, par rapport aux PM10 et aux TSP. Par ailleurs, la contamination organique des classes de PM étudiées présente un potentiel perturbateur endocrinien de type œstrogénique et anti-œstrogénique, mais aussi dioxin-like, l'effet anti-androgénique a été moins marqué. En effet, un grand nombre d'extraits de PM ont montré un potentiel agoniste total du récepteur aryl aux dioxines, et un potentiel agoniste partiel du récepteur aux œstrogènes ER. Les extraits de PM s'avèrent induire une activité œstrogénique en interagissant avec l'isoforme alpha d'ER, entrant en compétition avec l'hormone naturelle, le 17β- œstradiol, résultant en un effet hormono-compétitif de type anti-œstrogénique. De plus, un effet dose-réponse non monotone a pu être observé sur certains extraits de saison froide. Quel que soit l'effet biologique considéré, les extraits de PM de saison froide ont montré un effet plus important par rapport à la saison chaude ; de plus, les effets biologiques semblent provenir principalement des extraits de PM2,5. La mise en relation des données de contamination chimique et biologique semble montrer que la contamination des particules en HAP est à l'origine des effets œstrogéniques et dioxin-like observés. Ces effets semblent également être supportés par les PM2,5, en particulier en saison froide. Considérant que cette fraction de PM supporte les particules les plus fines capables d'atteindre les voies respiratoires inférieures jusqu'aux alvéoles pulmonaires (avant de passer dans la circulation sanguine pour les PM très fines), l'inhalation des PM2,5 représente un vecteur d'exposition important aux COSV de la famille des PE. L'ensemble de ce travail permet d'amener de nouvelles données par une approche chimique et bio-analytique in vitro. Ces données participent à la caractérisation du potentiel risque sanitaire inhérent à la contamination organique véhiculée par les particules atmosphériques.