Le Bassin d’Arcachon souffre depuis le début des années 2000 de crises environnementales qui ont engendré la régression de l’herbier de zostères et la mortalité épisodique des naissains d’huîtres. Dès lors, la pression toxique et notamment phytosanitaire a été mise en cause et a fait l’objet de plusieurs suivis environnementaux dans la lagune et ses principaux tributaires depuis 2005. L’étude présentée ici porte sur le suivi des apports en pesticides vers le Bassin d’Arcachon par les eaux continentales. Sa plus-value réside dans l’élargissement du panel de molécules suivies, notamment avec la prise en compte des composés acides ; dans l’utilisation d’échantillonneurs passifs de type POCIS (Polar Organic Chemical Integrative Sampler) ; et dans l’acquisition d’une chronique pendant près de deux ans. Du fait de l’inadéquation du POCIS (et des autres échantillonneurs passifs aquatiques disponibles actuellement), une stratégie d’échantillonnage ponctuel mensuel a été mise en place pour le suivi des herbicides organiques acides. La mise en évidence par la suite de la prédominance de ce substances dans la contamination des tributaires du Bassin d’Arcachon a constitué une avancée majeure dans la caractérisation de la pression toxique du milieu, et a par ailleurs montré les besoins en matière d’échantillonnage passif pour ce type de contaminants. Par conséquent, des outils adaptés à leur échantillonnage ont été développés, en se basant sur des dispositifs préexistants. Le caractère intégratif de l’échantillonneur a été optimisé soit en adaptant la géométrie, soit en modifiant la nature de la phase réceptrice. Ensuite, l’aspect quantitatif des dispositifs a été amélioré en adaptant l’approche PRC (composé de performance et de référence), ou bien en utilisant un gel diffusif. / From the early 2000s, the Arcachon Bay suffers from environmental crises that have led to the decline of the Zostera spp. meadows, and to the episodic mortality of oysters spats. Therefore, the toxic pressure (including pesticides) has been questioned, and several environmental monitoring programs have been established since 2005. This new monitoring program consisted to expand the range of monitored compounds (including acidic herbicides), to use POCIS (Polar Organic Chemical Integrative Sampler) for the passive sampling of polar compounds, and to monitor continuously the main Arcachon Bay tributaries for nearly two years. Because of the inadequacy of POCIS (and other devices currently available), a monthly grab sampling strategy has been implemented for the monitoring of acidic herbicides. The highlighting of the predominance of the acidic metabolites of chloroacetanilides in the Arcachon Bay tributaries has been a major advance in the characterization of the toxic pressure, and pointed out, otherwise, the needs for a specific passive sampling tool for these contaminants. Therefore, several passive samplers have been developed, based on existing devices (POCIS and Diffusive Gradient in Thin-film). The integrative behaviour of the samplers has been first optimized by adapting the geometry (exposure surface area, and amount of receiving phase), or by changing the nature of the receiving phase. Then, the quantitative behaviour has been improved by adapting the PRC (performance and reference compound) approach, or using a diffusive gel.

La contamination des ressources en eau potable et des terres agricoles par les pesticides qui entrent dans la chaine alimentaire est un problème environnemental et sanitaire majeur. Des études épidémiologiques ont montré un lien entre l’exposition aux pesticides et la maladie de Parkinson, mais peu d’études sont disponibles sur les autres pathologies neurodégénératives. Notre hypothèse est que les pesticides pourraient être des facteurs déclencheurs ou aggravants, communs aux maladies neurodégénératives.Au laboratoire, nous avons identifié par criblage sur la protéine prion, PrP, un composé nommé A6 décrit pour ses propriétés herbicides. A6 est un dérivé de l’α-terthiényl, molécule naturelle extraite des œillets d’inde. Le composé A6 a la capacité de promouvoir des formes oligomériques de la protéine prion sur une lignée cellulaire infectée par des prions. Mon projet de recherche visait à étudier les effets du bio-herbicide A6 sur l’agrégation et la propagation des prions in vivo. Des souris infectées par les prions ont été traitées avec différentes doses de cette molécule (5, 10 et 20 mg/kg). A la dose de 5 mg/kg, le composé A6 diminue le temps de survie des animaux avec une augmentation de la charge amyloïde. Tandis qu’aux plus fortes doses le traitement par A6 augmente la survie des souris avec une diminution de la charge amyloïde. Par un test de centrifugation rapide (RCA), nous avons montré que les faibles concentrations d’A6 favorisent la formation d’oligomères solubles de PrPSc SDS résistants (rSDS-PrPSc), alors que les plus fortes concentrations induisent des formes insolubles. L’analyse des cerveaux montre que seules les souris traitées avec 10 et 20 mg/kg d’A6 présentent des formes dimériques de rSDS-PrPSc. Cette étude montre une dualité d’effet du composé A6 : à de faibles doses, il favorise la pathologie probablement via des formes oligomériques solubles favorisant la réplication des prions. A de plus fortes doses, le composé A6 piègerait une partie de l’infectiosité des prions sous forme d’agrégats amorphes SDS résistants, bloquant la réplication des prions, et ayant un effet « protecteur ».Une recherche d’analogues structurels au composé A6 a permis l’identification d’une classe d’antifongiques commercialisés : les anilinopyrimidines. Cette famille est composée de 3 molécules : cyprodinil, mépanipyrim et pyriméthanil, qui luttent contre des champignons responsables de la pourriture grise des fruits. L’analyse de nombreux rapports a révélé que nous sommes chroniquement exposés à des résidus d’anilinopyrimidines. Dans cette deuxième étude, nous avons étudié l’effet de ces 3 fongicides dans plusieurs modèles de la maladie d’Alzheimer (MA) et les conséquences sur les marqueurs de la pathologie. Des études d’incubation ex vivo associées à des expériences de cinétique d’agrégation de peptides Aβ1-42 ont montré que ces composés interagissent directement avec les peptides et accélèrent sa cinétique d’agrégation. Afin de déterminer leurs effets in vivo, nous avons exposé chroniquement des souris J20 à un cocktail des 3 fongicides via l’eau de boisson. Les souris ont été traitées à 0,1 μg/L (0,44 nM) de chaque composé, correspondant à la concentration maximale autorisée dans l’eau potable. Après 9 mois de traitement, l’analyse des souris J20 a montré une augmentation du nombre et de la surface des plaques amyloïdes au niveau de l’hippocampe et du cortex. Pour déterminer à quel moment se produit l’effet proagrégant du cocktail, une étude longitudinale d’apparition des agrégats à 3, 6 et 9 mois par microscopie biphotonique, a montré que les plaques amyloïdes augmentent entre 6 et 9 mois et que les pesticides exacerbent les agrégats vasculaires. Les anilinopyrimidines modifient la production et la clairance des peptides Aβ en augmentant l’expression de BACE1 et en diminuant l’expression de la néprilysine. Nos travaux montrent que les antifongiques aggravent la MA. / Contamination of the drinking water and agricultural lands by the use of pesticides entering into the food chain is a major environmental and health problem. Epidemiological studies have shown a link between pesticide exposure and Parkinson's disease, but few studies are available on other neurodegenerative disorders. Our hypothesis is that pesticides may be triggering or aggravating factors common to neurodegenerative diseases.In the laboratory, we identified by a screening on the prion protein, PrP, a compound named A6 described for its herbicidal properties. A6 is a derivative of α-terthienyl, a natural molecule extracted from marigolds. A6 compound has the ability to promote oligomeric forms of the prion protein on a prion-infected cell line. My research project aimed to study the effects of the bioherbicide A6 on prion aggregation and propagation in vivo. Mice infected with prions were treated with different doses of this molecule (5, 10 and 20 mg/kg). At the dose of 5 mg/kg, A6 compound decreases the survival time of animals with an increase of the amyloid load. While at the higher doses, A6 treatment increases survival of mice with a decreased amyloid burden. Using a rapid centrifugation assay (RCA), we have shown that low concentrations of A6 promote soluble SDS-resistant oligomers of PrPSc (rSDS-PrPSc), while higher concentrations favour insoluble forms. Brain analysis shows that only mice treated with 10 and 20 mg/kg of A6 exhibit dimeric forms of rSDS-PrPSc. This study shows a dual effect of A6 compound: at low doses, it strenghtens the pathology probably via soluble oligomeric forms favouring the replication of prions. At higher doses, A6 compound would trap part of the infectivity of prions as SDS resistant amorphous aggregates, blocking prion replication, and thus having a “protective” effectA search for structural analogs of A6 compound allowed the identification of a class of commercial antifungals: anilinopyrimidines. This family is composed of 3 molecules: cyprodinil, mepanipyrim and pyrimethanil, used to fight against fungi responsible for the gray mold of fruits. Analysis of many reports have revealed that we are chronically exposed to residues of anilinopyrimidines. In this second study, we evaluated the impact of the 3 fungicides in several models of Alzheimer’s disease (AD) and their consequences on pathological markers. Ex vivo incubation studies associated to kinetics of fibril formation of Aβ1-42 peptides have shown that these compounds interact directly with Aβ peptides and accelerate its kinetics of aggregation. To determine their effects in vivo, we chronically exposed J20 mice to a cocktail of the 3 fungicides through drinking water. Mice were treated with 0.1 μg/L (0.44 nM) of each compound, corresponding to the maximal concentration allowed in the tap water. After 9 months of treatment, analysis of J20 mice showed an increase in the number and surface of plaques in the hippocampus and cortex. To determine the moment when the pro-aggregative effect occurs, a longitudinal study of appearance of aggregates at 3, 6 and 9 months by 2-photon microscopy was done. Our results showed that amyloid plaques increase between 6 and 9 months, and exacerbate vascular amyloid aggregates. Anilinopyrimidines modified the production and clearance of Aβ peptides by increasing BACE1 expression and by decreasing neprilysin expression. Our researches show a role of fungicides in the aggravation of AD.

On considère généralement les biofilms comme des indicateurs biologiques d’alerte, les organismes les composant ayant des temps de génération relativement courts et présentant une grande diversité de preferenda environnementaux et de sensibilité aux altérations anthropiques. Dans ces travaux, les effets de pesticides sur les biofilms de rivière ont été étudiés à différentes échelles de représentativité, allant de mélanges complexes à faible dose en utilisant des extraits d’échantillonneur passif POCIS (Polar Organic Chemical Integrative Sampler) à des molécules testées seules, en passant par des mélanges simples.L’exposition chronique et à faible dose aux extraits de POCIS a révélé des impacts au niveau de la croissance, de la structure (assemblages de diatomées) et du fonctionnement du biofilm en lien avec son exposition passée. De plus les expériences utilisant des molécules testées seules (pesticides et métabolites) et les mélanges simples ont permis de caractériser la toxicité relative des composés présents dans les extraits de POCIS en lien avec leur mode d’action et d’explorer la réponse de descripteurs encore peu utilisés en écotoxicologie comme la construction de Rapid Light Curves (RLCs).Ce travail confirme la pertinence de l’utilisation des extraits d’échantillonneurs passifs comme le POCIS pour mieux appréhender les effets des pesticides en mélanges sur le biofilm de rivière ainsi que l’intérêt des RLCs en tant que descripteur précoces d’exposition aux pesticides. / Biofilms can be regarded as biological warming systems, because they are generally composed of short generation time organisms presenting a large range of environmental preferenda and various sensibilities to anthropogenic disturbance. In the present study, effects of pesticides on river biofilms have been studied at different levels of representativeness, from complex mixtures at low dose represented by POCIS passive sampler extracts (Polar Organic Chemical Integrative Sampler) to molecules tested alone via simple mixtures.Chronic exposure to low dose of POCIS extracts revealed impacts on growth related, structural (diatom assemblages) and functional parameters related to biofilm exposure history. Moreover experiment using single molecules and simple mixtures allowed to characterised the relative toxicity of compounds present in the POCIS extracts in link with their specific mode of action and explore the response of descriptor not very used in ecotoxicology field like the construction of Rapid Light Curves (RLCs).This work confirms the relevance of the use of passive sampler extracts as POCIS in order to better understand the effects of pesticides in mixture on river biofilms as well as the interest of RLCs as early exposure descriptors of pesticides exposure.

Dans la lignée de recherches précédentes en Sciences de l’Information et de la Communication, ce travail explore la question de la « transparence » dans l’évaluation du risque, en particulier dans le cadre des controverses scientifiques et des polémiques médiatiques autour des pesticides et des OGM. Face à ce principe - jamais défini et pourtant central – ce travail cherche à répondre à la question suivante : Quelles sont les limites de la mise en œuvre de la notion de « transparence » ? Dans ce cadre, on étudie précisément l'« Affaire Séralini » qui fait suite à la publication d’une étude controversée sur les OGM et les pesticides et leurs conséquences sur la santé. Dans la première partie de notre travail, nous avons cherché à analyser le passage de la transparence à la transparence numérique au regard des évolutions de la sphère publique, de la société moderne à la société postmoderne. Nous avons consacré la deuxième partie de notre travail à notre terrain d’étude à proprement parler, c’est-à-dire l’« Affaire Séralini ». En posant la question des controverses et des polémiques dans la « société du risque », nous avons pu questionner comment la « société transparente » se déploie dans une société postindustrielle confrontée aux risques. Enfin, notre dernière partie explore les injonctions paradoxales de la transparence qu’on peut observer au cours de l’« Affaire Séralini ». Au-delà des limites de l’injonction à la transparence reste-t-il une place pour la confiance et le parler-vrai dans nos sociétés du risque ? / In line with previous research in Communication Studies, this work explores the question of “transparency” in risk evaluation, especially in regard with scientific controversies and media polemics about pesticides and GMOs. Questioning a principle never defined, yet central, this study tries to answer the following question: What are the limits in the implementation of a “transparency” principle? I particularly look at the “Seralini Affair” that follows the publication of a controversial study about pesticides and GMOs’ health effects. In the first part of my research, I analyze the transition from transparency to digital transparency in the mirror of the evolution of the public sphere from modern to postmodern society. The second part of my work is exclusively dedicated to the “Seralini Affair.” While questioning the role of controversies and polemics in the “society of risk”, I wonder how the “transparent society” deploys in a postmodern society facing increasing risks. Finally, the last part of this research analyzes the paradoxical injunctions of transparency I observed in the “Seralini Affair.” Beyond these injunctions to implement more transparency, is there still room for trust and truth-speaking in our risk societies?

ContexteDe nombreux facteurs influencent l’exposition des agriculteurs aux produits phytopharmaceutiques (PP) : facteurs techniques (matériel de pulvérisation, forme et type des PP employés), agronomiques (pression parasitaire, doses employées, type de culture) et humains. La perception d'un risque est un facteur déterminant du comportement humain face à celui-ci. La perception du risque phytosanitaire chez les agriculteurs et ses conséquences sur l'exposition aux substances actives des utilisateurs sont peu étudiées.ObjectifL’objectif de ce travail est d’évaluer comment la perception du risque influe sur les pratiques des agriculteurs. Il vise aussi à décrire et évaluer les déterminants de cette perception, et leurs impacts sur le risque sanitaire des utilisateurs de PP. Méthode.Des entretiens individuels sont menés pour évaluer la perception du risque auprès d’utilisateurs de PP. Des mesures et modélisations d’exposition complètent ces observations. Les mesures se focalisent sur les paramètres influencés par la perception du risque décrits lors des entretiens. Les résultats des mesures d’exposition sont comparés aux pratiques observées et servent à qualifier et quantifier l’impact de la perception sur le risque sanitaire.RésultatsCe travail montre que la perception des agriculteurs du risque liés aux PP est empirique et se base sur des critères tels que l'odeur, le type, la forme ou l'efficacité des produits pour estimer le risque. Les comportements des agriculteurs pour réduire leur exposition sont corrélés à leur perception des produits employés. L'utilisation des équipements de protection individuelle (EPI) est le marqueur le plus fort de la perception. Plus le risque est perçu comme important, plus l'utilisation d'EPI est élevée. Mais les pratiques de réduction du risque ne sont pas toujours efficaces pour réduire l'exposition. En effet, les mesures d'exposition réalisées montrent que les opérateurs, même utilisateurs d'EPI, n'ont pas conscience des phénomènes de contaminations indirectes (cabine des tracteurs, environnement de travail). Combinés à un mauvais usage fréquent des EPI (réutilisation d'EPI à usage unique, utilisation partielle ou inadaptée), ces défauts de perception jouent sur l'exposition aux PP.Les modélisations et mesure d’exposition en fonction des pratiques observées ont permis de quantifier les conséquences sanitaires de ces comportements. Il ressort que le risque sanitaire lors de l'utilisation des PP dans le cadre des bonnes pratiques est acceptable. Cependant ces bonnes pratique sont théoriques et les observations montrent que les opérateurs ont des comportements qui s'éloignent des bonnes pratiques et les exposent aux PP, mais ces comportements ne sont pas perçus comme tels. Le risque sanitaire associé aux pratiques est très individuel et difficilement généralisable. Cependant, ce travail exploratoire a permis de mettre à jour des profils de risque et de décrire les déterminants forts de la perception. La sensation de maîtrise du risque est le déterminant clef dans l'acceptation du risque par les agriculteurs. ConclusionCe travail montre que la perception du risque joue un rôle décisif dans l'exposition totale des agriculteurs aux PP. Le risque sanitaire est sensiblement dépendant de la perception du risque. Les politiques de prévention des risques doivent s'appuyer sur cet aspect afin d'adapter les messages et d'éduquer les opérateurs aux pratiques exposantes telles que la contamination indirecte ou le mauvais usage des EPI, aujourd'hui peu pris en compte par les utilisateurs de pesticides. / IntroductionMany factors influence the exposure of farmers to pesticides. Technical (spraying equipment, type of pesticides used), agronomic (type of crop, doses used, frequency) and human factors. The perception of risk is a determinant key of human behavior and how human faces to risk. Pest risk perception among farmers and the consequences of exposure to active substances of farmers have not been clearly studied.AimsThe objective of this study is to evaluate how risk perception affects farmers' practices. It also aims to describe and assess the determinants of this perception, and their impact on the health risk of pesticides users.Individual interviews are conducted to describe the perception of risk of pesticides' users. Measurements and modeling of exposure complement these observations. The measures focus on the parameters influenced by the perception of risk described in the interviews. The results of exposure measurements are compared to practices observed and used to qualify and quantify the impact of perception on health risk.ResultsThis work shows that farmers' perceptions of risk related to pesticides used is empirical and based on criteria such as smell, type, form or effectiveness of products to estimate the risk. Farmers' behavior to reduce exposure is correlated with their perception of the products used. The use of personal protective equipment (PPE) is the strongest marker of perception. The higher the risk perceived, the greater the use of PPE is high. But the practical risk reductions are not always effective in reducing exposure. Indeed, exposure measurements show that operators, even in users of PPE, are unaware of indirect contamination (cab tractors, work environment). Combined with frequent misuse of PPE (reuse of disposable PPE, partial or improper use), these defects perception are increase exposure to pesticides.Modeling and exposure’s measurement based on observed practices are used to quantify the health consequences of these behaviors. It appears that the health risk of pesticides is acceptable when used as recommended. However, recommended practices are theoretical and observations show that operators have behaviors that deviate from recommended practices depending on pesticides used. But these behaviors are not perceived as risky. The health risks associated with individual practice is very difficult to generalize. However, this work highlights profiles of risk and describes strong determinants of perception. The risk-control feeling is the key determinant in risk acceptance by farmers.ConclusionThis work shows that the perception of risk plays a decisive role in the exposure to pesticide of farmers. The health risk is substantially dependent on the perception of risk. The risk prevention policies must support this risk perception to adapt messages and educate the operators to not adapted practices such as indirect contamination or improper use of PPE, few considered by some pesticides users.

Largement utilisés par l’agriculture intensive, les pesticides sont aujourd’hui présents dans les différents compartiments environnementaux et ce à un niveau mondial. Les recherches de ces travaux de thèse se sont plus particulièrement portées sur deux grandes thématiques, l’une liée à l’écodynamique des pesticides en Garonne estuarienne par la caractérisation des sources, la présence et le devenir des molécules, et l’autre sur leur transfert dans les compartiments eau, air et sols d’un château viticole. Des méthodes d’analyse simples et rapides à mettre en oeuvre ont été optimisées, tout en étant sensibles afin d’être compatibles avec l’étude des milieux faiblement contaminés.Les pesticides les plus fortement quantifiés dans les stations d’épuration (STEP) bordelaises sont le diuron, l’imidaclopride et le fipronil (≈ 50-100 ng.L-1). N’étant pas éliminés par les différents traitements, ils sont présents dans les rejets (apports de l’ordre du g.j-1) qui peuvent alors être une source de contamination pour le milieu. Si les pesticides majoritairement présents dans la Garonne sont le métolachlore et ses métabolites (≈ 10-800 ng.L-1), qui présentent des pics printaniers en lien avec l’application de la molécule, les pesticides caractéristiques de STEP sont également quantifiés. Les concentrations sont plus faibles (0,5-20 ng.L-1) et moins variables mais ne peuvent cependant pas être négligées, certaines molécules étant fortement toxiques même à faible concentration, comme le fipronil (PNEC = 0,77 ng.L-1).Les sols du château viticoles sont caractérisés par des pics printaniers (50-1000 ng.g-1) en pesticides en lien avec les applications, comme le boscalid ou l’azoxystrobine. Des molécules non utilisées depuis plusieurs années, comme le diuron, ont également été mis en évidence à plus faibles niveaux de concentrations (ng.g-1) et moins variables ce qui témoigne de la persistance de certaines molécules. Le compartiment atmosphérique est également caractérisé par des pics saisonniers en lien avec l’application et la volatilité des molécules, comme le folpel ou le chlorpyrifos-methyl. Des pesticides non utilisés par le château mais potentiellement appliqués par des exploitations voisines comme le métolachlore ont également été détectés, ce qui démontre bien du transport des molécules. Des pesticides interdits (diuron), non utilisés (métolachlore) et utilisés (boscalid) par le château ont été mis en évidence dans la nappe phréatique. / Intensive use of pesticides led to a widespread contamination of water, air and soils compartments. The present study focused on two main subjects, one based the ecodynamic of pesticides in Garonne River by characterization of sources, presence and outcome of these molecules and one other based on their transfer to air, water and soil compartments of a vineyard. Easy and fast methods of extractions were optimized although they were sensitive in order to be applied for mildly contaminated samples.Most quantified pesticides in Bordeaux wastewater treatment plants (WWTP) were diuron, imidaclopride and fipronil (≈ 50-100 ng.L-1). As treatments were not efficient to remove pesticides, effluents are a significant source for the Garonne River (daily discharge around 5 g). Even if major pesticides in Garonne River were metolachlor and its metabolites (≈ 10-800 ng.L-1) which showed spring peaks, typical WWTP pesticides were also quantified. Concentrations were lower (0,5 - 20 ng.L-1) and variable but they cannot be neglected as they can be highly toxic. Fipronil was for instance detected at concentrations sometimes exceeding its PNEC (0.77 ng.L-1).Vineyard soils were characterized by spring peaks of pesticides (50-1000 ng.g-1) that can be related to applications, like boscalid or azoxystrobine. Pesticides forbidden for a long time have also been detected, like diuron but in lower concentrations levels (ng.g-1) and less variable, that highlighted persistence of such molecule. Atmospheric compartment was also characterized by spring peaks than can be related to applications and molecule volatility, with the presence of folpet and chlorpyrifos-methyl. Pesticides non used by the vineyard were also detected such as metolachlor, which highleted the transport of such molecules. Forbidden (diuron), non-used (metolachlor) and currently used (boscalid) pesticides were detected in the aquifer.

Chow, Wing Shan. / Thesis (M.Phil.)--Chinese University of Hong Kong, 2009. / Includes bibliographical references (leaves 118-129). / Abstract also in Chinese. / Abstract --- p.i / 摘要 --- p.iv / Acknowledgements --- p.viii / Table of Contents --- p.ix / List of Tables --- p.xiii / List of Figures --- p.xv / List of Abbreviations --- p.xviii / Chapter Chapter 1 --- General Introduction --- p.1 / Chapter 1.1 --- Pesticide contaminations in the environment --- p.1 / Chapter 1.2 --- Pesticides --- p.1 / Chapter 1.2.1 --- Usage of pesticide in the world --- p.1 / Chapter 1.2.2 --- Organochlorine (OC) pesticides --- p.3 / Chapter 1.2.3 --- Organophosphate (OP) pesticides --- p.4 / Chapter 1.2.4 --- Carbamate pesticides: --- p.6 / Chapter 1.2.5 --- Pyrethroid pesticides: --- p.6 / Chapter 1.3 --- Toxicological model: Zebrafish --- p.7 / Chapter 1.4 --- Biomarkers --- p.9 / Chapter 1.4.1 --- Cytochrome P450 1A (CYP1A) --- p.12 / Chapter 1.4.2 --- Cytochrome P450 3A65 (CYP3A65) --- p.14 / Chapter 1.4.3 --- Biomarker for estrogenicity - Vitellogenin (VTG1) --- p.15 / Chapter 1.4.4 --- Catalase (CAT) and Glutathione S-transferase (GST) --- p.18 / Chapter 1.4.4.1 --- Catalase (CAT) --- p.18 / Chapter 1.4.4.2 --- Glutathion S-transferase (GST) --- p.19 / Chapter 1.4.5 --- Multiple Drug Resistance (MDR1) --- p.20 / Chapter 1.4.6 --- Acetylcholinesterase (AChE) --- p.21 / Chapter 1.5 --- Objectives of this study --- p.26 / Chapter Chapter 2 --- "Toxicity assay and biomarker studies on zebrafish embryo-larvae exposed to organochlorine pesticides: endosulfan, heptachlor and methoxychlor" --- p.28 / Chapter 2.1 --- Introduction --- p.28 / Chapter 2.2 --- Materials and methods --- p.30 / Chapter 2.2.1 --- Chemicals tested --- p.30 / Chapter 2.2.2 --- Zebrafish cultivation and egg production --- p.30 / Chapter 2.2.3 --- Determination of 96h-EC50 and 96h-LC50 of organochlorine pesticides and bisphenol-A for zebrafish embryo-larvae --- p.31 / Chapter 2.2.4 --- Pesticide exposure for determination of mRNA levels of biomarkers --- p.31 / Chapter 2.2.5 --- Extraction of total RNA from the exposed embryo-larvae samples --- p.32 / Chapter 2.2.6 --- Reverse Transcription --- p.33 / Chapter 2.2.7 --- Quantifications of mRNA levels by qPCR --- p.35 / Chapter 2.2.7.1 --- Primer design --- p.35 / Chapter 2.2.7.2 --- Validation of qPCR conditions --- p.36 / Chapter 2.2.7.3 --- Quantification of biomarker gene expression levels in zebrafish embryo-larvae --- p.42 / Chapter 2.2.8 --- Statistical analysis --- p.43 / Chapter 2.3. --- Results --- p.44 / Chapter 2.3.1 --- Toxicities of OC pesticides and bisphenol-A --- p.44 / Chapter 2.3.2 --- Effects of OC pesticides and bisphenol-A on biomarker gene expression levels --- p.44 / Chapter 2.4. --- Discussions --- p.60 / Chapter 2.4.1 --- Toxicities of OC pesticides and bisphenol-A --- p.60 / Chapter 2.4.2 --- Effects of OC pesticides on CYP1A gene expression --- p.61 / Chapter 2.4.3 --- Effects of OC pesticides on CYP3A65 gene expression --- p.61 / Chapter 2.4.4 --- Effects of OC pesticides on VTG1 gene expression --- p.63 / Chapter 2.4.5 --- Effects of OC pesticides on MDR1 gene expression --- p.64 / Chapter 2.5 --- Conclusion --- p.65 / Chapter Chapter 3 --- "Toxicity assay and biomarker studies on zebrafish embryo-larvae exposed to a organochlorine pesticide, chlorpyrifos" --- p.66 / Chapter 3.1 --- Introduction --- p.66 / Chapter 3.2 --- Materials and methods --- p.68 / Chapter 3.2.1 --- Chemicals tested --- p.68 / Chapter 3.2.2 --- Zebrafish cultivation and egg production --- p.68 / Chapter 3.2.3 --- Determination of 96h-EC50 and 96h-LC50 of chlorpyrifos for zebrafish embryo-larvae --- p.68 / Chapter 3.2.4 --- Pesticide exposure for determination of mRNA levels of biomarkers --- p.68 / Chapter 3.2.5 --- Extraction of total RNA from the exposed embryo-larvae samples --- p.69 / Chapter 3.2.6 --- Reverse Transcription --- p.69 / Chapter 3.2.7 --- Quantifications of mRNA levels by qPCR --- p.70 / Chapter 3.2.7.1 --- Primer design --- p.70 / Chapter 3.2.7.2 --- Validation of qPCR conditions --- p.70 / Chapter 3.2.7.3 --- Quantification of biomarker gene expression levels in zebrafish embryo-larvae --- p.75 / Chapter 3.2.8 --- Determination of acetylcholinesterase (AChE) activities --- p.76 / Chapter 3.2.9 --- Statistical analysis --- p.77 / Chapter 3.3 --- Results --- p.78 / Chapter 3.3.1 --- Toxicities of chlorpyrifos --- p.78 / Chapter 3.3.2 --- Effects of chlorpyrifos on CAT and GST gene expression levels --- p.81 / Chapter 3.3.3 --- Effects of chlorpyrifos on acetylcholinesterase (AChE) activity --- p.83 / Chapter 3.4 --- Discussions --- p.86 / Chapter 3.4.1 --- Toxicity of chlorpyrifos --- p.86 / Chapter 3.4.2 --- Effect of chlorpyrifos on CAT and GST gene expressions --- p.86 / Chapter 3.4.3 --- Effect of chlorpyrifos on AChE activity --- p.88 / Chapter 3.5 --- Conclusions --- p.89 / Chapter Chapter 4 --- Toxicity assay and biomarker studies on zebrafish embryo-larvae exposed to carbamate and pyrethroid pesticides --- p.90 / Chapter 4.1 --- Introduction --- p.90 / Chapter 4.2 --- Materials and methods --- p.92 / Chapter 4.2.1 --- Chemicals tested --- p.92 / Chapter 4.2.2 --- Zebrafish cultivation and egg production --- p.92 / Chapter 4.2.3 --- Determination of 96h-EC50 and 96h-LC50 of aldicarb and cypermethrin for zebrafish embryo-larvae --- p.92 / Chapter 4.2.4 --- Pesticide exposure for determination of mRNA levels of biomarkers --- p.92 / Chapter 4.2.5 --- Quantification of biomarker gene expression levels in zebrafish embryo- larvae and Determination of acetylcholinesterase (AChE) activity --- p.94 / Chapter 4.2.6 --- Statistical analysis --- p.94 / Chapter 4.3 --- Results --- p.95 / Chapter 4.3.1 --- Toxicities of aldicarb and cypermethrin --- p.95 / Chapter 4.3.2 --- Effects of aldicarb and cypermethrin on CAT and GST gene expression levels.. --- p.99 / Chapter 4.3.3 --- Effects of aldicarb on acetylcholinesterase (AChE) activity --- p.102 / Chapter 4.4 --- Discussion --- p.105 / Chapter 4.4.1 --- Toxicity of aldicarb of cypermethrin --- p.105 / Chapter 4.4.2 --- Effect of aldicarb and cypermethrin on CAT and GST gene expressions --- p.105 / Chapter 4.4.3 --- Effect of aldicarb on AChE activity --- p.107 / Chapter 4.5 --- Conclusion --- p.108 / Chapter Chapter 5 --- General Conclusion --- p.109 / Chapter 5.1 --- Toxicities of pesticides --- p.109 / Chapter 5.2 --- Effects of OC pesticides on biomarker gene expressions --- p.113 / Chapter 5.3 --- "Effects of chlorpyrifos, aldicarb and cypermetrhin on biomarker gene expressions" --- p.116 / Chapter 5.4 --- Effect of chlorpyrifos and aldicarb on AChE activity --- p.116 / References --- p.118

La maladie de Parkinson (MP) appartient à la famille des a-synucléinopathies. Ces pathologies ont en commun d'être liées à l'a-synucléine (a-syn), protéine neuronale dont les rôles précis sont encore mal définis. Dans un contexte où des pesticides, comme le paraquat, ont été liés épidémiologiquement au déclenchement précoce de la MP chez des agriculteurs, certaines substances sont devenues des substances de référence dans les études portant sur les synucléinopathies. Le paraquat induit une pathologie parkinsonienne comprenant des agrégations de l'a-syn ou des pertes spécifiques de neurones dopaminergiques. Dans nos études nous avons premièrement mis en place un modèle d'exposition par voie orale au paraquat en utilisant l'administration. Par la suite nous avons étudié les effets de cette administration orale au paraquat sur le système nerveux entérique présent dans l'intestin de souris C57Bl/6 et transgénique TgM83. Cette lignée transgénique possède la particularité de développer spontanément une synucléinopathie, simultanément dans l'intestin et le cerveau, présentant des dépôts d'a-syn phosphorylée. L'ingestion du paraquat induit une accélération de l'apparition de la synucléinopathie entérique. Dans une seconde étude biochimique, nous montrons que l'exposition orale au paraquat induit une augmentation globale des niveaux d'a-syn totale dans le système nerveux central et entérique des souris.Nous montrons ici les effets délétères de l'exposition orale au paraquat sur l'intestin en lien avec l'a-syn, par l'accélération d'une synucléinopathie mais aussi par l'induction d'une réponse générale, cérébrale et entérique, traduite par une hausse des niveaux d'a-syn / Parkinson's disease (PD) belongs to the a-synucleinopathies family. These pathologies have in common that they are linked to a-synuclein (a-syn), a neuronal protein whose precise roles are poorly defined. Some pesticides, such as paraquat, have been epidemiologically linked to the early onset of PD in farmers; some substances have become essential in the studies of synucleinopathies. Paraquat induces parkinsonian pathologies including a-syn aggregations or specific dopaminergic neurons loss. In our studies, we first set up a model of oral exposure to paraquat by drinking water. Subsequently, we studied the effects of this oral administration to paraquat on the enteric nervous system of the intestine of C57Bl/6 and TgM83 transgenic mice. This transgenic line has the peculiarity of simultaneously and spontaneously developing a synucleinopathy in the intestine and in the brain, displaying deposits of phosphorylated a-syn. The oral ingestion of paraquat induces acceleration in the appearance of enteric synucleinopathy. In a second biochemical study, we show that oral exposure to paraquat induces an overall increase in total a-syn levels in the central and enteric nervous systems of mice.Our results show the deleterious effects of paraquat oral administration on the intestine in relation to a-syn, by the acceleration of synucleinopathy but also by the induction of a widespread cerebral and enteric response, shown by an increase in cellular levels of a-syn

Les Kazakhs sont des consommateurs traditionnels de lait d'espèces non-conventionnelles comme la chamelle. Pour autant, les régions d'élevage camelin dans ce pays, bien que basées sur un mode extensif et un accès à des ressources naturelles, n'en sont pas moins fragilisées par les risques de pollution, l'environnement du pays étant affectées par la présence de métaux lourds, pesticides et radionucléides. L'objectif de la thèse a été (a) d'évaluer l'impact de cette pollution sur la qualité du lait de chamelle et du shubat (lait fermenté), et (b) d'évaluer les capacités de détoxification des produits laitiers.Pour aborder la question de l'impact de la pollution, plusieurs niveaux d'analyses ont été mis en œuvre:(i) A l'échelle régionale, des cartes d'indice de pollution ont été établies autour de 13 fermes de zones polluées (Almaty, Sud Kazakhstan, Atyraou et Kyzylorda) afin de comparer le niveau de pollution des différentes matrices (sol, eau, plante) selon la distance aux sources de pollution.(ii) A l'échelle des matrices environnementales (sol, plante, eau), deux métaux lourds majeurs (Pb et Cd) ont été déterminés dans les échantillons de sols (7,76-131,08 ppm et 0,08-0,39 ppm, respectivement), l'eau (Pb entre 5,9-13,6 ppm et Cd 0,05-0,25 ppm), les plantes (0,50-2,30 ppm et >0,05-0,56 ppm, respectivement). Un lien entre indice de pollution et métaux dans les sols a été observé, montrant l'impact de la proximité et de la nature des sources de polluants sur la contamination des sols. On observe également une corrélation étroite entre teneur en Pb et Cd au sein des différentes matrices. Cependant, les teneurs dans le sol sont indépendantes des teneurs dans l'eau ou les plantes. Les teneurs en pesticides dans l'eau sont inférieures à celles des normes internationales. Dans les fourrages, le DDT et ses dérivés ont été plus élevés que dans le sol. Cela signifie que les résidus de pesticides peuvent être également d'origine atmosphérique et donc inhalés par les animaux(iii) Dans le lait et le shubat, la concentration en métaux lourds dans cinq régions (Almaty, Atyraou, Kyzylorda, Taraz et Sud Kazakhstan) a été en moyenne faible en Cu (< 0,05 ppm), normale en Zn (près de 5 ppm) et Cd, mais un peu élevée pour Pb. Nos résultats ont été relativement élevés pour le DDT total dans le lait de toutes les régions sauf Kyzylorda et supérieurs pour le HCH total dans le lait des régions d'Almaty et d'Atyraou.(iv) Les relations entre environnement et lait ont été testées montrant l'absence de lien entre contamination de l'environnement en métaux lourds et celle du lait et shubat. Aucune relation non plus n'a été observée pour les pesticides, à l'exception du lindane et 4,4-DDD.Pour tester l'effet détoxifiant, il a été procédé en deux étapes. D'abord l'isolement et l'identification des souches de bactéries lactiques (BAL) du shubat afin de tester leur capacité à fixer Pb et Cd. Au total, 138 souches ont été isolées à partir de 25 échantillons laitiers. Une étude qualitative pour détecter la capacité des BAL à fixer les métaux lourds a été réalisée. Parmi 118 souches testées, seules 5,1% d'entre elles n'ont poussé ni sur Pb ni sur Cd, 36 % ayant eu la capacité de fixer Pb ou Cd, et 9% les deux. Les 52 souches montrant les meilleurs résultats ont été retenues pour identification par des méthodes moléculaires (rRNA16S). Selon les résultats de séquençage, la plupart de souches étaient de genre Enterococcus et Lactobacillus, secondairement Lactococcus et Leuconostoc.Dans un second temps, un test physiologique (in vivo) a été réalisé sur 80 cobayes divisés en 8 groupes traités par le Pb et des souches de BAL. La quantité de Pb dans les fèces des groupes traités par le lait fermenté ayant contenu ou pas du Pb était relativement élevé par rapport aux groupes témoin et celui recevant de l'eau enrichie de Pb (groupe EauPb). La distribution du Pb dans les organismes de cobayes du groupe EauPb s'est révélée dans l'ordre croissant: rate / The Kazakh people are traditional consumers of milk from non-conventional species like camel. However, the camel-rearing areas in this country, although based on an extensive mode and an access to natural resources, are affected by the risks of pollution, the environment of the country being affected by the presence of heavy metals, pesticides and radionuclides. The objective of the thesis was (a) to evaluate the impact of this pollution on the quality of the camel milk and shubat (fermented milk), and (b) to evaluate the abilitiy of detoxification by the dairy products. To answer to the question of the impact of pollution, several levels of analyses were implemented:(i) At the regional level, maps of pollution index were established around 13 farms from polluted zones (Almaty, Southern Kazakhstan, Atyraou and Kyzylorda) in order to compare the level of pollution of the various matrices (soil, water, plant) according to the distance to the polluting sources.(ii) On environmental matrix level (soil, plant, water), two major heavy metals (Pb and Cd) were determined in the soil (7,76-131,08 ppm and 0,08-0,39 ppm, respectively), water (Pb 5,9-13,6 ppm and Cd 0,05-0,25 ppm), the plants (0,50-2,30 ppm and >0,05-0,56 ppm, respectively) samples. A correlation between pollution index and metals in soils was observed, showing the impact of the proximity and the nature of the polluting sources on the contamination of the soils. A close correlation between Pb and Cd content within the various matrices was also observed. However, the contents in the soil were independent of the contents in water or plants. The contents of pesticides in water were lower than those of the international standards. In fodder, the DDT and its derivatives were higher than in the soil. That means that the pesticides residues can be also of atmospheric origin and thus inhaled by the animals(iii) In milk and shubat, the heavy metal concentration in five areas (Almaty, Atyraou, Kyzylorda, Taraz and Sud Kazakhstan) was on average low in Cu (< 0,05 ppm), normal for Zn (nearly 5 ppm) and Cd, but a little high for Pb. Our results were relatively high for the total DDT in the milk of all the areas except Kyzylorda and superiors for the total HCH in the milk of Almaty and Atyraou areas.(iv) The relations between environment and milk were tested showing the absence of link between environmental contamination of the heavy metals and that of milk and shubat. No relation either was observed for the pesticides, except for lindane and 4,4-DDD.To test the detoxification effect, it was proceeded in two stages: initially the isolation and identification of the strains of lactic bacteria (LAB) of the shubat in order to test their capacity to fix Pb and Cd. On the whole, 138 strains were isolated starting from 25 dairy samples. A qualitative study to detect the capacity of the LAB to fix heavy metals was carried out. Among 118 tested strains, only 5.1% of them pushed neither on Pb nor on Cd, 36% having had the capacity to fix Pb or Cd, and 9% both. The 52 strains showing the best results were retained for identification by molecular methods (rRNA16S). According to results' of sequencing, the majority of strains were of genus Enterococcus and Lactobacillus, secondarily Lactococcus and Leuconostoc. In the second time, a physiological test (in vivo) was carried out on 80 guinea-pigs divided into 8 groups treated by strains of LAB containing or not some Pb. The quantity of Pb in feces of the groups treated by fermented milk having contained or not Pb was relatively high compared to the reference groups and that receiving from the water enriched by Pb (WaterPb group). The distribution of Pb in the organes of guinea-pigs of the WaterPb group appeared in the ascending order: spleen> blood> heart> lungs> liver> kidneys. There was no significant correlation between organs.The results obtained on the identification of the isolated strains, gave the possibilities of studying

L’objectif de la thèse vise à déterminer les facteurs et processus qui contrôlent l’origine et la qualité des eaux souterraines alluviales et ainsi à mieux comprendre le fonctionnement et la vulnérabilité des aquifères alluviaux qui occupent une place prééminente dans le paysage hydrogéologique mondial tant pour leur rôle économique - production d'eau potable, développement agricole - que pour leur rôle écologique. Des mesures hydrodynamiques, hydrochimiques (ions majeurs, traces, molécules phytosanitaires et pharmaceutiques) combinées à des déterminations isotopiques (oxygène-18, deuterium, carbone-13) ont ainsi été effectuées sur 19 points incluant puits, piézomètres et eaux de surface, de février 2011 à novembre 2012, afin d’évaluer l’origine et la qualité de l’eau souterraine dans l’aquifère alluvial de la rivière Allier, un des principaux tributaires de la Loire. La zone d’étude, située près de la ville de Clermont-Ferrand (France), joue par ailleurs un rôle socio-économique majeur, la nappe alluviale de l’Allier constituant la principale ressource en eau potable pour une population d’environ 100 000 habitants. D’un point de vue hydrodynamique, l'eau souterraine circule généralement du sud au nord, avec une alimentation naturelle à partir des coteaux adjacents, dans la partie non-pompée de l'aquifère. Dans la zone de pompage, cette circulation naturelle est modifiée par le pompage qui fait pénétrer l’eau de la rivière Allier dans l’aquifère. La recharge de l’aquifère dépend alors de quatre pôles de mélange : pluie, rivière Allier, coteaux adjacents et partie sud, non-pompée, de l’aquifère. Les résultats chimiques et isotopiques obtenus permettent de cartographier la contribution de chaque pôle de mélange. [...] Ces résultats mettent en évidence la vulnérabilité de l’aquifère face aux pollutions. Les parties méridionale et orientale du site sont affectées par des arrivées d’eaux de qualité médiocre démontrant l’importance de la définition d’un périmètre de protection adaptée. Près de l’Allier, une attention particulière doit être portée non seulement aux pollutions ponctuelles qui peuvent se produire sur le cours de la rivière, mais également aux pollutions chroniques liées notamment aux rejets des stations d’épuration pourvoyeurs de polluants tels les molécules pharmaceutiques. Toutes les informations acquises devront être incluses dans les stratégies de gestion d'eau souterraine afin protéger la durabilité de cette ressource de valeur. Les résultats s’appuient sur les investigations menées sur la nappe alluviale de l’Allier, néanmoins la méthodologie utilisée et sa transposition à des systèmes analogues est l’une des perspectives majeures de cette étude. / Hydrodynamic, hydrochemical (major ions, traces, pharmaceuticals and pesticides), and isotopic investigations (oxygen-18 and deuterium) were carried out on 19 points, including boreholes, piezometer, surface water, and springs from February 2011 to November 2012, to assess groundwater quality in the unconfined shallow alluvial aquifer of the Allier River (one of the main tributary of the Loire River). The study area, located near the city of Clermont-Ferrand (France), plays an important socio-economic role as the alluvial aquifer is the major source of drinking water for about 100 000 inhabitants. The objective of the project aims at understanding the functioning and the vulnerability of alluvial aquifers that occupy a pre-eminent position in the hydrogeologic landscape both for their economic role - production of drinking water and agricultural development - and for their ecological role. Moreover, this study also targets at determining the factors and processes controlling shallow groundwater quality and origin. The water circulates from the south, with a natural alimentation from the hills in the non-pumped part of the alluvial aquifer. In the pumping zone, this general behaviour is altered by the pumping that makes the water from the Allier River enter the system in a large proportion. Four end-members have been identified for the recharge of the alluvial groundwater: rainfall, Allier River, surrounding hills’ aquifer and the southern non-pumped part of the alluvial system. Results indicate that, despite the global Ca-HCO3 water type of the groundwater, spatial variations of physico-chemical parameters do exist in the study area. Ionic concentrations increase from the Allier River towards east due either to the increase in the residence time or a mixing with groundwater coming from the aquifer’s borders. Stable isotopes of the water molecule show the same results: boreholes close to the river bank are recharged by the Allier River (depleted values), while boreholes far from the river exhibit isotopic contents close to the values of hills’ spring or to the southern part of the alluvial aquifer, both recharged by local precipitation. One borehole (B65) does not follow this scheme of functioning and presents values attesting of a probable sealing of the Allier River banks. Based on these results, the contribution of each end-member has been calculated and the functioning of the alluvial system determined. According to this general scheme of functioning, origins of pollution (agricultural, urban) have been determined and clues to the protection of such hydrosystems defined.