Les mycotoxines sont de métabolites secondaires produits par de nombreuses espèces fongiques. Les effets sanitaires induits par l’ingestion de ces substances sont bien documentés et certaines mycotoxines font désormais l’objet de réglementations quant à leurs teneurs maximales tolérables dans les aliments. Cependant, d’autres voies d’exposition à ces contaminants sont possibles. Si l’action irritante ou allergisante liée à l’inhalation de spores fongiques ou de fragments mycéliens a été démontrée, l’inhalation de mycotoxines est aussi suspectée d’induire certains troubles respiratoires ou certaines pathologies. En effet, les mycotoxines peuvent être retrouvées dans les spores mais également sur des particules plus fines facilement aérosolisables et donc susceptible d’être inhalées. Cependant, les données concernant le danger associé à l’exposition humaine aux mycotoxines par inhalation sont encore très parcellaires. Dans ce contexte, nos travaux ont eu comme objectif principal la caractérisation de l’aérosolisation des mycotoxines lors de la colonisation de différents matériaux rencontrés dans les environnements intérieurs par des moisissures toxinogènes. Tout d’abord nous avons étudié la croissance et la production de mycotoxines lors de la colonisation de matériaux de construction (papier peint, toile de verre peinte, papier peint vinyle, sapin) par trois espèces fongiques d’intérêt: Aspergillus versicolor, Penicillium brevicompactum, Stachybotrys chartarum. Ces espèces ont été choisies à cause de leur présence fréquente dans les environnements intérieurs et de leur diversité d’organisation mycélienne. De plus, ces trois espèces produisent des toxines différentes: stérigmatocystine, acide mycophénolique et trichothécènes macrocycliques pour A. versicolor, P. brevicompactum et S. chartarum, respectivement. Ces travaux ont démontré que, pendant leur développement sur les matériaux testés, les trois espèces produisent des mycotoxines. Le matériau le plus favorable au développement fongique et à la toxinogénèse est le papier peint. L'acide mycophénolique, la stérigmatocystine et les trichothécènes macrocycliques peuvent ainsi être produits à des niveaux de 1.8, 112.1 et 27.8 mg/m2, respectivement, sur ce matériau. Ces toxines peuvent ensuite être partiellement aérosolisées. Nous avons montré que l’aérosolisation dépend des espèces et de leur structure mycélienne mais aussi des conditions de culture et du flux d’air. Ce transfert dans l'air est observé après des sollicitations aérauliques qui peuvent être rencontrées facilement dans les environnements intérieurs car elles correspondent au mouvement de personne dans une pièce (0.3 m/s), à la vitesse de l'air dans les diffuseurs de plafond (2 m/s), à des coutants d’air ou des claquements de porte (6 m/s). P. brevicompactum est l’espèce la plus facile à aérosoliser. La majeure partie de la charge toxique des aérosols est retrouvée dans des particules dont la taille correspond à celle de spores ou de fragments de mycélium. Cependant, pour les trichothécènes macrocycliques, des toxines ont également été trouvées sur des particules plus petites que les spores, qui pourraient être facilement inhalées par les habitants et pénétrer profondément dans les voies respiratoires. Afin de mieux caractériser le danger réel associé à l’inhalation de ces composés, des études de cytotoxicité ont été réalisés en utilisant des cellules pulmonaires et en comparant avec les résultats observés sur cellules digestives. La toxicité sur cellules pulmonaires est comparable à celle observée sur cellules digestives. Les trichothécènes macrocycliques sont beaucoup plus toxiques que les autres toxines testées avec des IC50 de l’ordre du ng/ml. Au final, nous avons évalué la persistance de ces contaminants lors de l’application d’eau de javel, procédé de décontamination le plus fréquemment utilisé. Nous avons montré qu’une procédure de nettoyage normale ne permet qu’une élimination partielle des moisissures. / Mycotoxins are secondary metabolites produced by many fungal species. Health effects induced by the ingestion of these substances are well documented and some mycotoxins are now regulated for their maximum tolerable levels in foods. However, other routes of exposure to these contaminants are possible. Thus, if irritating or allergenic reactions related to the inhalation of fungal spores or mycelial fragments have been demonstrated, inhalation of mycotoxins is also suspected to be causing certain respiratory disorders or certain pathologies. Indeed, mycotoxins can be found in spores but also on finer particles which are easily aerosolized and therefore likely to be inhaled. However, data on the hazard associated with human exposure to mycotoxins by inhalation are still very fragmented. In this context, our main objective was to characterize the aerosolization of mycotoxins during the colonization of different materials encountered in indoor environments by toxinogenic molds. First we studied growth and production of mycotoxins during the colonization of building materials (wallpaper, painted fiberglass wallpaper, vinyl wallpaper, fir, fiberglass) by three fungal species of interest: Aspergillus versicolor, Penicillium brevicompactum, Stachybotrys chartarum. These species were chosen because of their frequent presence in indoor environments and their diverse mycelial organization. In addition, these three species produce different toxins: sterigmatocystin, mycophenolic acid and macrocyclic trichothecenes for A. versicolor, P. brevicompactum and S. chartarum, respectively. These studies have shown that, during their development on tested materials, three species produce mycotoxins. The most favorable material for fungal development and toxinogenesis is wallpaper. Mycophenolic acid, sterigmatocystin and macrocyclic trichothecenes can thus be produced at levels of 1.8, 112.1 and 27.8 mg/m2, respectively, on this material. These toxins can then be partially aerosolized. We have shown that aerosolization depends on species and their mycelial structure, but also on culture conditions and airflow. This transfer to air is nevertheless observed after aeraulic solicitations which can be easily encountered in indoor environments because theycorrespond to the movement of people in a room (0.3 m/s), speed of air in ceiling diffusers (2 m/s), slamming doors or air drafts when opening windows(6 m/s). P. brevicompactum showed to be the easiest to aerosolize. The major part of the aerosols’ toxic charge is found in particles whose size corresponds to that of spores or mycelial fragments. However, for macrocyclic trichothecenes, toxins were also found in particles smaller than spores, which could easily be inhaled by occupants and penetrate deep into the respiratory tract. In order to better characterize the actual hazard associated with inhalation of these compounds, cytotoxicity studies have been performed using lung cells and comparing with results observed on digestive cells. Pulmonary toxicity is comparable to that observed in digestive cells. Macrocyclic trichothecenes are much more toxic than other tested toxins with IC50 in order of ng/ml. In parallel, we analyzed the VOCs specifically produced during active mycotoxinogenesis in order to identify potential biomarkers of the actual production of mycotoxins that could be used as tools for monitoring of indoor environments. Unfortunately, this approach has not, for the moment, led to the identification of specific targets. In the end, we evaluated the persistence of these contaminants during application of bleach, the most frequently used decontamination process. We have shown that a normal cleaning procedure allows only partial removal of mold.

La composition de l'air intérieur est complexe et fortement influencée par les activités humaines. Celles-ci engendrent notamment l'émission de composés organiques et de particules. Les inquiétudes grandissantes quant à la qualité de l'air intérieur et à son impact sanitaire ont contraint les pouvoirs publics à prendre des mesures pour mieux assurer son suivi. Parmi les activités humaines fréquemment soupçonnées de contribuer à la contamination de l'air intérieur, on retrouve l'utilisation de parfums d'ambiance de types encens et bougies. De récentes études ont montré que cette pratique pouvait entraîner l'émission de composés organiques volatils (COV) et de particules. Une des carences liées à ces études résulte dans le fait qu'il n'existe pas de protocole de prélèvement et de mesures normalisés pour ce type de pratique, rendant l'exploitation et l'inter comparaison des résultats sujette à beaucoup de controverses. Les industriels français ont dès lors souhaité réagir, par la mise en place d'une méthodologie commune de mesure des émissions induites par la combustion des parfums d'ambiance. Le but de ce travail est de développer et de valider un dispositif expérimental permettant de mieux contrôler la combustion et les paramètres environnementaux qui l'influencent, afin de disposer d'un protocole expérimental calibré et reproductible. Ainsi, après avoir étudié les types de polluants et les possibilités de prélèvements et d'analyses associées, l'étude a été conduite en trois étapes. La première a été réalisée dans une pièce laboratoire simulant en taille réelle la pièce d'un logement. Elle a permis de déterminer le type de composés émis (COV et particules) par la combustion de parfums d'ambiance et les niveaux de concentrations associés. La seconde étape consistait en la réalisation d'un plan d'expériences complet dans une enceinte d'essais d'émissions pour déterminer l'influence de la température, de l'humidité relative et du taux de renouvellement d'air sur les niveaux émissions. Enfin, dans le cadre de la dernière étape, la méthode et les connaissances acquises précédemment ont été transférées à une enceinte d'essai climatique de faible volume, afin de permettre la réalisation d'analyse en routine. / The indoor air composition is complex and widely influenced by human activities. These practices generate organic compound and particles. Growing concerns about indoor air quality and its impact on health have forced the government to make more studies. Among the human practices, recent studies shown that incense and candle combustion could result in the emission of volatile organic compounds (VOC) and particles. However, there is no standard sample protocol for measuring these emissions. The results comparison is then largely controversy. French manufacturers want to develop a methodology for emissions controlling due to the combustion of incense and candle processes. Through this experimental system, they want to learn much more about these processes and emissions control to anticipate the new law. Thus, after studying about the types of pollutants and sampling/analysis protocol associated, three types of studies were conducted. The first study was carried in a room of a house, to determine which kind of compounds were emitted (VOCs and particulate matter) and their concentration levels. The second study was to apply a full factorial design in a chamber emission test, to determine temperature, relative humidity and air exchange rates emissions influences. Finally, in a last study, the method and the knowledge acquired previously were transferred to a climate test chamber of small volume, allowing manufacturers to make routine analysis.

Problématique : La qualité de l’air intérieur est devenue une préoccupation majeure de santé publique, en raison du temps passé à l’intérieur des locaux et de la diversité des contaminants biologiques et des polluants chimiques présents. Objectifs : Il s’agit de renseigner et de modéliser l’exposition domestique à des polluants chimiques retrouvés dans l’air intérieur et d’en étudier le lien avec la morbidité respiratoire au cours de la première année de vie des nouveau-nés de la cohorte PARIS (Pollution and Asthma Risk : an Infant Study). Méthodes : À 1, 3, 6, 9 et 12 mois, des questionnaires sanitaires sont adressés aux parents pour renseigner la survenue des infections des voies respiratoires et des symptômes évocateurs d’asthme (sifflements, toux sèche nocturne, etc.). Des questionnaires environnementaux sont envoyés en parallèle pour documenter le cadre et le mode de vie des enfants. Pour pallier l’imprécision résultant d’une évaluation de l’exposition aux polluants de l’air intérieur par simple questionnaire, des investigations environnementales complémentaires ont été conduites, à 1, 6, 9 et 12 mois, au domicile d’un échantillon aléatoire de 196 nouveau-nés de la cohorte PARIS et dans des crèches parisiennes fréquentées par ces enfants. Les données issues des mesurages domestiques répétés ont été confrontées aux données recueillies par questionnaires afin d’établir des modèles prédictifs s concentrations domestiques annuelles de polluants. Ces modèles ont ensuite été appliqués à l’ensemble des logements fréquentés par les enfants de la cohorte afin de les classer au regard de leur exposition domestique annuelle pour étudier l’impact sanitaire de cette exposition. Résultats : Les modèles prédictifs des concentrations mesurées ont permis d’identifier les déterminants des niveaux de formaldéhyde, de dioxyde d’azote, de toluène et de tétrachloroéthylène : les sources continues et leur caractère récent (panneaux de particules, parquet vitrifié, stratifié, flottant et peinture), les sources discontinues (combustion et proximité au pressing) et les paramètres d’aération et de ventilation conditionnant l’entrée ou la sortie du polluant selon leur origine dominante. Au cours de la première année de vie, près d’un enfant sur deux présente une infection des voies respiratoires basses, 14,8 % une toux sèche nocturne. Concernant l’impact sanitaire de l’exposition aux polluants chimiques, après ajustement sur l’ensemble des facteurs de risque, seule l’exposition domestique au formaldéhyde majore la survenue des infections et plus particulièrement des infections sifflantes. L’exposition au formaldéhyde est aussi associée à la toux sèche nocturne et plus particulièrement chez les enfants sans antécédents parentaux d’allergie. Conclusion : Une exposition domestique aux polluants chimiques de l’air intérieur, tels que le formaldéhyde, peut être associée à la morbidité respiratoire du jeune enfant. Ces résultats viennent appuyer les mesures prises par les pouvoirs publics concernant les émissions des matériaux / There is a growing public health concern about indoor air quality due to the time spent indoors and the presence of numerous biological and chemical pollutants. Aims: To assess indoor chemical pollutant levels, to model domestic exposure and to examine the impact of indoor chemical pollutants on the respiratory health of infants from the PARIS birth cohort, during their first year of life. Methods: Multiple self-administered questionnaires were used to gather information from parents about respiratory infections and asthma-like symptoms (wheezing, nocturnal dry cough. . . ) in their infants at ages 1, 3, 6, 9 and 12 months. Details about home characteristics and family living conditions were also collected by phone interview when the child was 1 month old, and mailed questionnaires captured changes at 3, 6, 9 and 12 months. Pollutant air sampling (aldehyde, volatile organic compound, nitrogendioxide and nicotine) were conducted at 1, 6, 9 and 12 months in the bedrooms of a subset of randomly selected 196infants. Repeated pollutant measurements were joined with interview and questionnaire information to construct annual pollutant exposure models for all infants. Furthermore, an environmental investigation was performed in Parisian child day care centers to document chemical exposure levels. Results: Formaldehyde, toluene, nitrogen dioxide and perchlororethylene level determinants: continuous sources (particleboard, varnished parquet floor, wall coating), discontinuous sources (combustion, dry cleaning facilities) and aeration parameters were identified. At one year, around half of babies experienced at least one lower respiratory infection, and nearly half of those infections included wheezing, 14,8 % of babies suffered from a nocturnal dry cough. After known risk factors were considered, lower respiratory infections were associated with estimated formaldehyde levels, and formaldehyde exposure is also related to nocturnal dry cough, especially in infants without parental history of allergy. Conclusion: This study shows that formaldehyde exposure in early life is associated with respiratory health in infants, promoting public actions regarding emissions from materials

La caractérisation des odeurs dans les environnements intérieurs est nécessaire pour évaluer la qualité de l'air<br />perçue, ou l'impact des différentes sources, en particulier les revêtements de sols et de murs. L'utilité d'un<br />système multi-capteurs à ce titre paraît intéressante devant la lourdeur d'une évaluation sensorielle comprenant<br />plusieurs individus préalablement entraînés.<br />Afin de comprendre l'information issue du réseau de capteurs polymères conducteurs utilisés, leur réponse à<br />10 émissions de peintures fréquemment utilisées en ambiances intérieures a été confrontée aux évaluations<br />d'intensité d'odeurs des mêmes échantillons effectuées par 13 sujets (méthode des équivalences olfactives) et à<br />leur composition analytique respective. Trois espaces de réponses ont été construits à partir des différentes<br />matrices de résultats (10 peintures pour 13 sujets, 28 capteurs et 27 variables analytiques) traitées par analyse<br />factorielle des correspondances. Devant la dépendance des échantillons entre eux, l'espace olfactif quantitatif ne<br />présente que trois dimensions, dont la principale caractérise une sensation trigéminale confirmée par la présence<br />d'aldéhydes en fortes concentrations au niveau des échantillons glycérophtaliques. Cette dimension est la seule<br />retenue au niveau de l'espace d'interaction des capteurs avec les peintures, et la principale dans l'espace<br />analytique déterminé. La classification des peintures dans l'espace monodimensionnel des capteurs, ou dans la<br />première dimension de l'espace analytique, suit celle d'un individu anosmique spécifique, dont la seule présence<br />fait basculer le nombre de classes de peintures dans l'espace olfactif de 2 à 3. Il vient renforcer la nécessité de la<br />prise en compte des différences interindividuelles dans la caractérisation de l'odeur.<br />Un espace à quatre dimensions, réunissant l'ensemble des données, a été construit après retrait des<br />échantillons présentant un caractère trigéminal, par transformations des données en rangs. Les cinq groupes de<br />variables constitués sont supposés correspondre à des propriétés distinctes ligand-récepteur olfactif. Des<br />similitudes de classification des peintures ont été trouvées entre des capteurs et certains sujets, indiquant des<br />mécanismes de réponses proches. Ce type de démarche apporte des éléments sur la structure des récepteurs<br />olfactifs humains et à plus long terme sur le nombre de classes de récepteurs.<br />L'insuffisante prise en compte de la globalité de l'information sensorielle par les capteurs, impose la nécessité<br />d'une hybridation des technologies des capteurs et l'intégration de nouveaux systèmes plus sensibles basés sur la<br />spectrométrie de masse. Une répétition de capteurs identiques permettrait par ailleurs une convergence du signal<br />assurant une stabilité et un gain de sensibilité non négligeable. De mêmes conclusions peuvent être tirées de la<br />méthode analytique choisie, nécessitant une multiplication des systèmes de prélèvements différents et des<br />systèmes séparatifs élaborés couplés à une évaluation olfactive des effluents pour espérer identifier et quantifier<br />tous les composés odorants.<br />De tels progrès sont nécessaires pour espérer modéliser un jour le traitement de l'information olfactive par<br />des techniques de reconnaissance de formes élaborées

Les populations sont exposées dans leur habitat à un nombre croissant de composés chimiques, dont les composés organiques semi-volatils (COSV). Ils se distribuent sur les surfaces, les phases particulaire et gazeuse de l’air et les poussières, participant ainsi à l’exposition des populations par ingestion, par inhalation et par contact cutané. Plusieurs de ces composés sont suspectés d’être toxiques pour l’Homme. L’objectif de cette thèse est d’évaluer, par une démarche d’évaluation des risques sanitaires, l’impact sur la santé publique des expositions aux COSV fréquemment détectés dans les logements français. Dans un premier temps, les expositions ont été estimées pour 32 composés à partir de données de contamination et de facteurs humains d’exposition comme le poids, le volume respiratoire, le temps passé dans l’habitat, etc. Les voies orale, pulmonaire et cutanée ont été agrégées pour les COSV les plus préoccupants présents dans l’habitat et pour plusieurs tranches d’âge de la naissance à 30 ans. Dans un second temps, les risques pour la santé humaine ont été modélisés à partir de ces expositions et des données disponibles sur leur toxicité. Chaque composé a été pris en compte individuellement mais également en mélange sous l’hypothèse d’additivité des doses. Ce travail a permis l’obtention de distributions représentatives des expositions des populations dans l’habitat en France et d’identifier les voies et les médias dominants pour chaque composé ainsi que les COSV les plus à risque pour une certaine proportion de la population française. / In housing, people are exposed to an increasing number of chemicals, including semivolatile organic compounds (SVOCs). SVOCs are present on surfaces, in the gas phase, airborne particles and settled dust. Humans are exposed through ingestion, inhalation and dermal contact. Many of these compounds have suspected toxic effects on human health. The objective of this thesis is to assess, by a risk assessment approach, the public health risk posed by the exposure to SVOCs frequently detected in French dwellings. At first, indoor exposures were estimated for 32 compounds from contamination data and human parameters such as body weight, inhalation rate, time spent in dwellings etc. Ingestion, inhalation and dermal contact exposure pathways were aggregated for the indoor SVOCs of greatest concern and for several age groups from birth to age 30. In a second step, human health risks were modeled from these exposures and from available toxicity data. Each SVOC was considered separately and also in mixtures, based on the assumption of dose additivity. This work provided exposures distributions representative of the French population and identified the dominant media and exposure routes for each compound as well as the most at risk SVOCs for a certain portion of the French population.

Les outils d’évaluation des risques liés au transfert des polluants gazeux du sol vers les environnements intérieurs comportent de fortes incertitudes quant à la connaissance de certains paramètres et notamment ceux relatifs à l’interface sol-bâtiment : prise en compte des différentes typologies de soubassement, niveau de perméabilité des planchers bas. Ces incertitudes conduisent à une mauvaise estimation de l’impact de ces polluants gazeux sur la qualité d’air intérieur.Afin de contribuer à l’amélioration des modèles d’évaluation pour la gestion des risques vis-à-vis des pollutions gazeuses venant du sol, cette thèse présente dans une première partie, une méthodologie de développement de modèles analytiques adaptés à la prise en compte de différents soubassements, afin de mieux appréhender le transfert de polluants gazeux entre le sol et le bâtiment. Ces modèles ont été développés sur la base d’une analogie avec le transfert des flux de chaleur entre le sol et le bâtiment. Ils traitent, tout particulièrement, des transferts d’air convectifs au niveau de l’interface sol-bâtiment pour différentes typologies de soubassement. Parla suite, les modèles analytiques développés ont été intégrés dans un modèle aéraulique des bâtiments afin d’étudier l’impact des différentes typologies de soubassement sur l’entrée de polluants du sol et donc sur la qualité d’air intérieur résultante.En parallèle, des travaux expérimentaux ont été entrepris afin de compléter la connaissance actuelle relative à la perméabilité à l’air des bétons fissurés, pour laquelle un manque de données a été constaté. D’autre part, les débits d’air convectifs allant du sol vers le bâtiment ont également été quantifiés de façon expérimentale à l’aide de la maison expérimentale ‘MARIA’ dont dispose le CSTB. Ce type de quantification constitue une première base de données expérimentale.Enfin, une dernière partie de cette thèse traite de la réalisation d’un suivi expérimental annuel des performances d’un Système de Dépressurisation des Sols naturels, dans le but d’optimiser à terme les solutions de protection des bâtiments vis-à-vis des polluants gazeux du sol.. / Risk assessment tools related to transfers of gaseous pollutant from soil to indoor environments present large uncertainties relative to the knowledge of certain parameters, particularly those relating to the soil-building interface: considering the different basement typology, permeability level of floor. These uncertainties lead to an inaccurate evaluation of the impact of gaseous pollutants on indoor air quality.In order to contribute to the improvement of risk assessment models of gaseous pollutants from the soil, thiswork present in a fist part the development of analytical and numerical models. These models have been adapted to consider the different basement, in order to estimate the transfer of gaseous pollutants from the soil to the building. An analogy with heat transfer phenomena between soil and building is used to develop these models.They predict convective airflow transfers between soils and building, for different soil-building interface.There after, the analytical model has been incorporated into an airflow model. This model enables us to study the impact of different types of basement on the entry of pollutants from soil and the indoor air quality.Besides, experimental works have been made to complete the knowledge of concrete air permeability, because of a lack of data. Furthermore, the convective airflows from soil to building have been quantified experimentally.These airflows have been determined in the experimental house ‘MARIA’ installed in the CSTB. Suchquantification constitutes the first experimental database.Finally, the last part of this work shows a one-year follow-up study about the ability of natural SoilDepressurisation System. This study has been carried out to optimize the solutions of buildings protection from the soil gaseous pollutants.

La fumée de cigarette est reconnue pour être un important polluant des espaces confinés. La matière particulaire qui lui est associée présente un intérêt toxicologique important, tant dans le cadre du tabagisme actif que passif, de par sa forte propension à être retenue dans les voies respiratoires. De plus, les molécules qui les constituent ou qui sont adsorbées à leur surface peuvent être, après leur rétention, transférées à l'organisme sur des périodes de temps importantes ce qui conduit à une exposition prolongée à ces molécules, certaines étant reconnues toxiques. Cependant, les méthodes d'analyses classiques ne permettent qu'une description partielle et ciblée. C'est dans ce contexte qu'a été entrepris ce travail de thèse sur l'étude détaillée de la composition des particules impliquées dans le tabagisme actif et passif. Dans un premier temps, une méthode de quantification par chromatographie gazeuse couplée à la spectrométrie de masse en tandem (GC-MS/MS) a été mise en place dans le but de valider le dispositif de fumage et de prélèvement. Ainsi, la reproductibilité des échantillons de fumées de cigarette soumis à l'étude a pu être assurée. En considérant l'évolution de traceurs comme la nicotine ou certains HAPs, un plan d'expérience a permis d'évaluer l'influence sur la nature des prélèvements, de différentes caractéristiques associées aux bouffées (durée, débit d'aspiration) et à la cigarette (taux d'humidité, perméabilité du filtre). Dans un second temps, les particules de fumées inspirées (MSS), expirées (EXS) et de fumées émises entre deux bouffées (SSS) ont été analysées par spectrométrie de masse à résonance cyclotronique des ions et à transformée de Fourier couplée à l'ionisation/désorption laser (LDI-FTICRMS) ou électrospray (ESI-FTICRMS). La comparaison MSS/EXS met en évidence une rétention préférentielle dans l'organisme des composés à forte polarité. Les SSS quant à elles révèlent des composés plus aromatiques et moins oxygénés que les MSS. Ce résultat a été associé à une différence de température et à une différence d'apport d'oxygène au niveau du foyer de combustion pendant et entre les bouffées. Ces paramètres influencent en effet la nature du phénomène majoritaire qui s'y produit (phases de pyrolyse et/ou de combustion). Un autre paramètre qui permet d'expliquer les différences observées est l'absence d'interactions des SSS après leur émission. Au contraire, les MSS, qui traversent le tabac encore non-consumé et le filtre de la cigarette, sont en mesure d'entrainer les molécules volatiles qu'ils contiennent telle que la nicotine par exemple. Ces résultats ont été, pour bon nombre, confirmés et complétés par des études réalisées en résonance magnétique nucléaire (RMN). L'ensemble des résultats obtenus dans l'étude des MSS, SSS et EXS montre que, pour une part importante, fumeur passif et fumeur actif sont exposés à des classes de molécules différentes qui seraient en mesure de conduire à des pathologies spécifiques / Cigarette smoke is one of the more significant indoor contaminant. Cigarette smoke is associated with gas phase and particulate matter phase components. The cigarette smoke particles are of major concern from a toxicological viewpoint, for both active and passive smoking. Indeed a large part of them is retained by the different levels of human respiratory system. As a consequence, the molecules adsorbed on their surface or the molecules, which compose the particle itself, can be slowly released in the organism. In this context, particles involved in active and passive smoking were analyzed and compared. In a first step, a quantification method by gas chromatography-tandem mass spectrometry (GC-MS/MS) for some tracers has been developed and validated to allow the validation of both the smoking and the sampling procedures to be achieved. This is important to be sure that for a given cigarette smoke types, the different samples obtained from different collection procedure are statistically identical. This also allowed the influence of some smoking variables (type and humidity of the cigarette, puff duration, and flow rate of the puff) on the composition of the particles to be evaluated. In a second step, mainstream cigarette smoke (MSS), sidestream cigarette smoke (SSS) and exhaled cigarette smoke (EXS) particles were analyzed by ion cyclotron resonance mass spectrometry coupled with laser desorption/ionisation (LDI-FTICRMS) or electrospray ion (ESI-FTICRMS). The comparison of MSS and EXS revealed the selective retention of the more polar molecules in the organism. In contrast to what it is obtained for MSS, it was found that the compounds detected in the analysis of SSS particles are highly unsaturated and content low amounts of oxygen and nitrogen atoms. This has to be linked to a lower dioxygen amounts and to a lower temperature between two puffs in the burning zone. Consequently, pyrolytic and combustion phenomena are the main process which induce the formation of SSS and MSS, respectively. Moreover, MSS cross unburned tobacco before to be collected and can induce distillation of some volatile compounds (e.g. nicotine) which are thought to be more saturated and more oxygenated that the compounds generated in the burning zone. These results were confirmed and completed by nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy analysis. The results of the MSS, SSS and EXS particle analysis highlight the differences of chemical composition of these different cigarette smokes which is associated to active smoking for the first one and passive smoking for the latter ones. Consequently, differences of toxicological effect can be expected for each kinds of smoking behavior

Le formaldéhyde (HCHO) est un polluant majeur de l’air intérieur. L’objectif de cette thèse est de réaliser les avancées scientifiques et technologiques nécessaires à l’obtention d’une méthode analytique basée sur un dispositif microfluidique de mesure du formaldéhyde dans l’air associant précision, sélectivité, rapidité d’analyse avec pour objectif majeur une autonomie suffisante sur de longues durées, typiquement un mois. Le principe de la méthode reposait initialement sur trois étapes clés, à savoir le piégeage du formaldéhyde gazeux en solution, la réaction du formaldéhyde avec un agent dérivatif, puis la détection du produit de dérivation par colorimétrie ou fluorimétrie. La méthode a finalement évolué vers seulement deux étapes distinctes grâce à l’utilisation d’un dispositif microfluidique innovant dans lequel le piégeage et la réaction ont lieu simultanément. L’étude des performances analytiques du dispositif a permis de valider la méthode développée pendant cette thèse. / Formaldehyde (HCHO) is a major pollutant in indoor air. The objective of this work is to realize the scientific and technological advances required to obtain an analytical method based on a microfluidic device to measure air formaldehyde combining precision, selectivity, analysis speed with for major objective a sufficient autonomy on a long time, typically one month. The principle of the method was initially based on three key steps, the gaseous formaldehyde uptake in solution, the formaldehyde derivatization reaction, then the detection of reaction product by colorimetry or fluorimetry. The method has finally advanced toward only two definite steps thanks to the use of an innovative microfluidic device in which uptake and reaction take place simultaneously. The study of analytical performances of the device allows to validate the method developedduring this work.

Résumé : PROBLÉMATIQUE: L’exposition résidentielle à l’humidité excessive ou aux moisissures est maintenant reconnue comme un facteur important influençant la santé respiratoire. Cette problématique a été peu étudiée chez les étudiants universitaires, bien que vulnérables par leur faible revenu et leur statut de locataire. OBJECTIFS: Cette maîtrise vise à décrire la prévalence (a) de l’exposition résidentielle à l’humidité excessive ou aux moisissures et (b) des maladies respiratoires chez les étudiants universitaires, ainsi qu’à (c) examiner l’association entre l’exposition résidentielle à l’humidité excessive ou aux moisissures et ces maladies. MÉTHODES: En 2014, une enquête électronique a été réalisée auprès de 2097 étudiants enregistrés à l’Université de Sherbrooke (Québec, Canada). Lorsque possible, des questions et des scores validés ont été utilisés pour estimer les prévalences des maladies respiratoires (rhinite allergique, asthme et infections respiratoires), de l’exposition résidentielle à l’humidité excessive ou aux moisissures et des covariables (ex. : revenu annuel familial, statut tabagique, atopie familiale, caractéristiques de l’étudiant). Les associations entre cette exposition et ces maladies ont d’abord été examinées par des tests de chi-carré en utilisant un seuil alpha de 0,05. Des régressions logistiques multivariées ont ensuite été utilisées pour déterminer les associations brutes et ajustée entre cette exposition et les maladies respiratoires. Les analyses descriptives ont été pondérées pour le sexe, l’âge et le campus d’étude. RÉSULTATS: L’exposition à l’humidité excessive ou aux moisissures était fréquente parmi les participants (36,0%; Intervalle de confiance (IC)95% : 33,9-38,1). Ceux-ci ont également été nombreux à rapporter une rhinite allergique (23,9%; IC95% :22,0-25,8), de l’asthme (32,6%; IC95% : 30,5-34,7) et des infections respiratoires (19,4%; IC95% :17,7-21,2) au cours de la dernière année. Après ajustement, les associations demeuraient significatives entre l’exposition à l’humidité excessive ou aux moisissures et la rhinite allergique (Rapport de cote (RC) : 1,30; IC95% : 1.05-1.60), l’asthme RC : 1,75; IC95% : 1,42-2,16), mais pas les infections respiratoires (RC : 1,07; IC95% : 0,85-1.35). CONCLUSIONS: La prévalence élevée de l’exposition résidentielle des étudiants universitaires à l’humidité excessive ou aux moisissures, de même que son association avec l’asthme et la rhinite allergique, mettent en lumière sa contribution potentielle à la forte prévalence des maladies respiratoires ayant une composante allergique dans cette population. Cette étude fournit un nouveau levier pour les organisations de santé publique et leurs partenaires afin d’adapter les stratégies préventives ciblant les logements insalubres, particulièrement chez les populations vulnérables. / Abstract : PROBLEMATIC: Indoor residential dampness and mold is now recognised as a major respiratory health determinant. University students are vulnerable to such exposure by their low income and high mobility, but few studies have assessed their exposure. OBJECTIVES: This project aims to describe prevalence of (a) residential dampness or mold exposure and (b) respiratory diseases in University students as well as to (c) examine the independent contribution of residential excessive dampness and mold to these diseases. METHODS: In 2014, an online survey was conducted among 2097 students registered at the University of Sherbrooke (Quebec, Canada). Validated questions, and scores when possible, were used to assess respiratory diseases (allergic rhinitis, asthma-like symptoms, respiratory infections), residential excessive dampness and mold, and covariates (e.g. family annual income, smoking status, parental atopy, student characteristics). Associations between exposure and diseases were first evaluated using bivariate analyses (khi-square tests) with an alpha value of 0.05. Using logistic regressions, the crude and adjusted relationships between residential excessive dampness or mold and respiratory diseases were examined. Results were weighted for sex, age and campus affiliation. RESULTS: Residential dampness or mold exposure was frequent (36.0%; 95%Confidence Interval (CI) : 33.9-38.1). Respondents also reported high prevalence of allergic rhinitis (32.6%; 95%CI : 30.5-34.7), asthma-like symptoms (23.9%; 95%CI : 22.0-25.8) and respiratory infections (19.4%; 95%CI : 17.7-21.2). After adjustment, associations with residential excessive dampness or mold were significant for allergic rhinitis (Odd Ratio(OR) : 1.30; 95%CI : 1.05-1.60) and asthma-like symptoms (OR : 1.75; 95%CI : 1.42-2.16), but not for respiratory infections (OR : 1.07; 95%CI : 0.85-1.35). CONCLUSIONS: High frequency of residential excessive dampness and mold, as well as its associations with asthma and allergic rhinitis highlight this exposure’s potential contribution to high atopy prevalence among university students. These results emphasize the importance for public health organizations to tackle poor housing, especially for vulnerable populations.

L’automobile étant le premier moyen de déplacement en France, la présence de Composés Organiques Volatils (COVs) et de monoxyde de carbone à l’intérieur de l’habitacle, constitue un problème de santé publique. Plusieurs systèmes de dépollution, basés sur des méthodes d'adsorption, existent sur le marché, mais ne permettent qu'une simple rétention des COVs en surface. Parallèlement, des méthodes moins conventionnelles telle que la photocatalyse utilisant le dioxyde de titane, permettent d'oxyder les COVs sous irradiation, en présence d'humidité et à température ambiante. Cependant, la photocatalyse ne permet pas l’oxydation de certains polluants comme le monoxyde de carbone sans ajout de co-catalyseur. Pour éliminer le CO, la catalyse d’oxydation à froid sur dioxyde de manganèse a été étudiée.L’objectif de cette thèse est de développer une solution économique permettant la dépollution de l’habitacle automobile. Ce projet vise à allier à terme l’oxydation photocatalytique d’un COV modèle le n-pentane sur TiO2 P25 et l’oxydation catalytique du monoxyde de carbone à température ambiante sur des MnO2 synthétisés. En photocatalyse, les résultats mettent en évidence que la vitesse de dégradation diminue avec le taux d’humidité relative et augmente avec la puissance lumineuse et la concentration en n-pentane. Les concentrations des intermédiaires réactionnels sont de l’ordre du ppbv pour des ppmv de n-pentane injectés. L’operando DRIFTS a mis en évidence la présence de carbonates à la surface du photocatalyseur. Parallèlement, les expériences de PTR-MS-TOF-SRI et GC-MS ont permis d’identifier la présence de composés carbonylés parmi lesquels du formaldéhyde et la pentan-2-one. Ces intermédiaires ont permis de proposer un mécanisme de la dégradation du n-pentane sur TiO2 P25. Il a également été démontré que l’oxydation photocatalytique du n-pentane par TiO2 P25 permet une minéralisation pratiquement complète quelles que soient les conditions de travail. Pour le système catalytique, des oxydes de manganèse ont été synthétisés par co-précipitation puis calcinés sous oxygène à trois différentes températures : 100°C, 200°C et 300°C. Les performances catalytiques pour l’oxydation du CO ont été évaluées à température ambiante en l’absence d’humidité relative. Des méthodes en température programmée (TPD, TPO, TPR) ont permis de caractériser l’impact de la température de calcination sur la surface du dioxyde de manganèse. Les caractérisations DRX et BET ont mis en évidence la formation de la phase γ-MnO2 stable de 100°C à 300°C et de grande surface spécifique (178-197 m²/g). Les résultats montrent que les catalyseurs permettent une oxydation du monoxyde de carbone à température ambiante. Le catalyseur calciné à 100°C (MnO2-100) présente les meilleures performances avec un taux de conversion initiale de 60% à température ambiante pour 500 ppmv de CO à 10 L/h, 20%O2, (VVH = 25 000 h-1). Les catalyseurs, notamment MnO2-100, se désactivent au cours du temps à température ambiante. Cette désactivation pourrait être due à la capacité du catalyseur à renouveler ses oxygènes du réseau, impliquer dans le processus catalytique / The presence of Volatile Organic Compounds (VOCs) and carbon monoxide in indoor air is a major health issue. The vehicle cabin air is also affected by this problem, being the first mode of transportation. Most of the current depollution systems are based on trapping using adsorption methods, while photocatalytic processes offer the potential to fully degrade VOCs at room temperature in presence of relative humidity. However, carbon monoxide cannot be degraded by photocatalysis without a co-catalyst. Consequently, the room temperature oxidation catalysis of carbon monoxide has been studied. This thesis aims to develop an economical solution for cleaning the vehicle cabin air. This solution is based on crossing the photocatalytic oxidation of a target molecule the n-pentane over by TiO2 P25 and the room temperature oxidation of CO over synthesized MnO2. Results show that the n-pentane degradation rate decreases with the humidity level, and linearly increases with the irradiance power and the VOC concentration. Intermediates species are lowed concentrates (ppbv order) for ppmv of n-pentane used. Operando DRIFTS experiments highlighted the presence of formates surface species during the photocatalytic degradation of n-pentane. PTR-MS-TOF-SRI and GC-MS experiments highlighted the presence of carbonyl compounds as formaldehyde and pentan-2-one in gas phase during the degradation. Those intermediates species allowed us to propose a mechanism for the photocatalytic oxidation of n-pentane over TiO2 P25. Moreover, the efficiency of the photocatalytic degradation of n-pentane over TiO2 has been proved given that an almost complete mineralization is obtained whatever the working conditions. In catalysis, manganese oxides were synthesized by a co-precipitation method then calcined under oxygen at three different temperature: 100°C, 200°C and 300°C. The catalyst performances were evaluated for CO oxidation at room temperature in dry conditions. Temperature programmed methods were used for probing the impact of the calcination temperature on the catalyst surface. DRX and BET characterizations confirmed the formation of the phase γ-MnO2 stable between 100°C and 300°C, and a large surface area (178-197 m²/g). Results highlighted that the synthesized catalysts can oxide the CO at room temperature. The catalyst calcined at 100°C (MnO2-100) show the best performances with an initial conversion rate of 60% for 500 ppmv CO, at 10 L/h at 20% O2 (VVH = 25 000 h-1). However, a deactivation over the time of all the catalysts was observed, especially for MnO2-100. This deactivation could be related to the capacity of the catalyst to renew the oxygen bulk implied in the catalytic process