Le Benzo(a)pyrène (B(a)P) est un hydrocarbure polycyclique aromatique (HAP). Il provient de la combustion incomplète de matériaux organiques, de la circulation automobile, du chauffage domestique, du tabagisme et de l'alimentation. Il est métabolisé principalement dans le foie. Il existe pour le B(a)P trois voies métaboliques : la monoxygenation, la voie des peroxydases et la voie des quinones. Une fois le B(a)P biotransformé, ses métabolites sont conjugués principalement au glutathion, au PAPS (3'-phosphoadenosine-5'-phosphosulfate) et l'UDPGA (acide uridine 5'-diphosphoglucuronique). On connaît le pouvoir cancérogène et génotoxique du B(a)P, cependant, certains médicaments pourraient interférer dans une ou plusieurs voies métaboliques utilisées par ce dernier, voire même dans le processus de réparation de l'ADN lors de la formation d'adduits ADN-BPDE (BPDE : benzo(a)pyrène diol époxyde) chez l'humain. Les connaissances actuelles concernant le potentiel d'interactions des médicaments sur le pouvoir cancérogène du B(a)P restent minimes. Très peu d'information existe sur les interactions métaboliques entre le B(a)P et médicaments pouvant affecter le taux de formation des adduits à l'ADN. Les objectifs de cette étude consistent à mettre au point une méthode analytique spécifique pour mesurer le taux de formation d'adduits ADN-B(a)P et à l'appliquer pour identifier des médicaments susceptibles d'interférer dans ce processus. Pour cela, on incube des lignées cancéreuses d'hépatocytes humains (HepG2) pendant 6 h en présence de 30 µM de 7-10 14C B(a)P (doublement marqué en C7 et en C10) seul ou en présence du médicament à tester (la concentration du médicament = 10 x la concentration maximale plasmatique thérapeutique). La gamme de médicaments sélectionnée a un large spectre de consommation dans le monde. Cette gamme est composée de : l'acétaminophène, l'ibuprofène, l'acide acétylsalicylique, l'acide méfénamique, le naproxène, l'acide valproïque, le carbamazépine, le gliclazide et la théophylline. La mesure du taux de formation d'adduits à l'ADN s'est faite par détection radiométrique sur de l'ADN isolée. On a aussi comparé les taux d'adduits formés dans les échantillons témoins (exposé seulement au B(a)P) à ceux formés en présence de médicaments. A l'aide de la méthodologie développée, nous avons observé que pour certains passages de culture cellulaires (HepG2), l'ibuprofène augmente substantiellement le taux de formation d'adduit à l'ADN du B(a)P (jusqu'à 2.3 fois), alors que le naproxène et l'acide méfénamique ont plutôt un effet protecteur (jusqu'à 0.5 fois pour le naproxène et 0.7 fois pour le l'acide méfénamique). Ces résultats suggèrent que la consommation chronique de certains anti-inflammatoires non stéroïdiens pourrait augmenter (ibuprofène) ou diminuer (naproxène et acide méfénamique) le risque carcinogène. Ceci est la première étude qui se consacre à déterminer les interactions du B(a)P avec neuf médicaments. Des études plus poussées sur la cinétique de réparation de l'ADN et sur la caractérisation des différentes interactions aboutiraient à une meilleure évaluation du risque toxicologique du B(a)P. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Bezopyrene, interactions, adduits, AINS.

Reconnu par le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC) comme cancérigène chez l’être humain, le benzo[a]pyrène (BaP) est un des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) les plus étudiés. Souvent rencontrés dans de nombreux milieux de travail, les HAP sont un groupe de polluants omniprésents dans l’environnement, formé par des processus de combustion incomplets. Bien que le BaP présente un risque élevé pour la santé des travailleurs, il n’existe aucun biomarqueur spécifique au composé permettant le suivi et la surveillance d’exposition au BaP dans un lieu de travail. Le 3-hydroxybenzo[a]pyrène (3-OHBaP) est le métabolite du BaP le plus développé comme biomarqueur. Ce métabolite est principalement excrété dans les fèces, ainsi qu’une quantité infime dans l’urine, ce qui le rend difficile à mesurer. De plus, le 3-OHBaP montre une certaine rétention rénale, un facteur qui rend plus compliqué son utilisation en tant que biomarqueur car il oblige de prendre plusieurs critères en compte dans l’analyse de sa cinétique temporelle. Par ailleurs, le 1-hydroxypyrène (1-OHP) est un métabolite urinaire du pyrène souvent utilisé comme biomarqueur d’exposition aux HAP. Neanmoins, il s’agit du métabolite d’un HAP non-cancérigène et par conséquent sa capacité de démontrer le risque de cancer associé à une exposition donnée est faible. Ce mémoire visait à détecter et à évaluer l'exposition au BaP en suivant ses métabolites urinaires: le 4,5-dihydrodiol-benzo[a]pyrène et le 7,8-dihydrodiol-benzo[a]pyrène (le 4,5-diolBaP et le 7,8-diolBaP; les diolBaP). L’évaluation du 4,5-diolBaP et du 7,8-diolBaP s’est déroulée dans deux études: La première étude, surnommée « l’expérience du shampooing », portait sur un volontaire qui s’est exposé aux HAP dans un environnement contrôlé en utilisant un shampooing à base de goudron de houille. Cette étude a été conçue afin d’évaluer l'évolution temporelle du 7,8-diolBaP chez l'homme et de vérifier son potentiel en tant que biomarqueur d'exposition par comparaison avec le 1-OHP dans le même cadre expérimental. Elle a été réalisée avec deux expériences. La première portait sur une seule exposition et la seconde sur une exposition multiple. La deuxième étude, surnommée « l’étude des travailleurs », reposait sur une analyse comparative du 4,5-diolBaP, du 7,8-diolBaP, du 1-OHP et du 3-OHBaP dans un milieu de travail. Cette étude avait pour objectif d’évaluer les compétences des diolBaP dans un contexte réel à côté des biomarqueurs établis d'exposition au BaP et aux HAP. Cinq travailleurs d'une usine de production d'anodes en carbone ont accepté de participer à cette étude. Dans le cadre de ces deux études, les échantillons d'urine étaient analysés par la chromatographie en phase liquide à ultra-haute performance (UHPLC) couplée à la fluorescence. « L’expérience du shampooing » : L’expérience de l’exposition unique et celle de l’exposition multiple ont révélé une élimination de façon mono-exponentielle du 7,8-diolBaP, identique à celle du 1-OHP, avec des concentrations dans le même ordre de grandeur. Nous avons également confirmé un taux d’élimination plus rapide pour le 1-OHP en regardant ses pics. Le 7,8-diolBaP augmente en valeur maximale après chaque exposition, et cette découverte a mis en évidence une accumulation tout au long de la semaine, alors que pour le 1-OHP, le deuxième pic est plus grand, mais le troisième est plus petit, montrant ainsi moins d'accumulation pendant la même période temporelle. « L’étude des travailleurs »: Selon les résultats, la méthode analytique utilisée était incapable de discerner correctement le 4,5-diolBaP des autres contaminants urinaires éluant pendant le même temps de rétention. Le 7,8-diolBaP, quant à lui, élue à des concentrations urinaires d'un ordre de grandeur similaire au 1-OHP tel que vu chez tous les travailleurs évalués. Chez certains travailleurs, la concentration urinaire du 7,8-diolBaP était toujours plus élevée avant le début d'un quart de travail avec l'élimination qui avait lieu pendant le quart de travail pour fournir une valeur de concentration inférieure à la fin du quart de travail. Cependant, la concentration du 1-OHP a eu une hausse immédiate avec l'exposition, culminant à la fin de chaque quart de travail. Pour les autres travailleurs, les concentrations du 7,8-diolBaP et du 1-OHP étaient systématiquement plus élevées à la fin du quart de travail. Il est probable que ces variations indiquent les différentes voies d'exposition. Le présent mémoire a montré le potentiel du 7,8-diolBaP en tant que biomarqueur d'exposition spécifique au BaP et par conséquent, il fournit un point de départ pour explorer la quantification du lien entre l'exposition au BaP et ses effets néfastes sur la santé de l'être humain. L’utilisation de la spectrométrie de masse est nécessaire à confirmer l’identité des diolBaP avant d'aller de l'avant. / Benzo[a]pyrene (BaP) is one of the more commonly studied polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), a group of omnipresent pollutants in the environment formed through incomplete combustion processes. It is listed as a confirmed carcinogen to human beings by the International Agency for Research on Cancer (IARC) and is highly present in many workplaces. Although presenting a significant health risk to workers, there are currently no convenient compound-specific biomarkers that enable the tracking and monitoring of occupational exposure to BaP. 3-Hydroxybenzo[a]pyrene (3-OHBaP) is the most developed, as a biomarker, amongst the metabolites of BaP. It’s mostly excreted with the faeces, presenting in trace amounts in urine, which makes it difficult to measure; it is also demonstrates renal retention, which adds a layer of complexity in its use as a biomarker because there are many factors to take into consideration when looking at its kinetic time course. 1-Hydroxypyrene (1-OHP), in the other hand, is a urinary metabolite of pyrene that serves as a good representative of PAH presence. It is, however, the metabolite of a non-carcinogenic PAH, and is not fully capable of representing the cancer risk posed in a given scenario. This thesis sought to detect and assess BaP exposure through tracking its urinary metabolites: 4,5-dihydrodiol-benzo[a]pyrene and 7,8-dihydrodiol-benzo[a]pyrene (4,5-diolBaP and 7,8-diolBaP; diolBaPs). 4,5-DiolBaP and 7,8-diolBaP were evaluated through two studies: The first study, the “shampoo experiment”, featured a volunteer who self-exposed to PAHs in a controlled setting by using a coal-tar-based shampoo. The study consisted of two experiments. The first focused on a single exposure and the second on multiple exposures. This study was set to evaluate the time course of 7,8-diolBaP in humans and verifying its potential as a biomarker of exposure through a comparison with 1-OHP in the same experimental framework. The second study consisted of a comparative analysis of 4,5-diolBaP, 7,8-diolBaP, 1-OHP and 3-OHBaP in an occupational setting, evaluating the competency of the diolBaPs in a real-world setting alongside established biomarkers of BaP and PAH exposure. Five workers at a carbon anode production plant volunteered to participate in this study. For both of these studies, the urine samples were analysed by ultra-high-pressure liquid chromatography (UHPLC) coupled with fluorescence. “Shampoo Experiment”: The single and multiple exposures revealed a monoexponential elimination on the part of 7,8-diolBaP, identical to 1-OHP, with similar magnitudes of concentration. 1-OHP was also confirmed to undergo a more rapid elimination from the system, where after each exposure for 7,8-diolBaP, the ensuing peak value is higher. This finding demonstrated evidence of accumulation of 7,8-diolBaP throughout the week, whereas with 1-OHP, the second peak is larger, then the third one is smaller, thus showing less accumulation over the same time frame. “Worker Study”: The results showed that the analytical method used was unable to properly discern 4,5-diolBaP from other urinary contaminants eluting during the same retention time. 7,8-DiolBaP, on the other hand, eluted at urinary concentrations that were a similar order of magnitude to 1-OHP, as can be seen in all of the workers evaluated. For some workers, the urinary concentration of 7,8-diolBaP was consistently at its peak prior to the start of a shift and elimination took place during the shift, to provide a lower concentration value at the end of the shift. With 1-OHP, the rise was immediate with exposure, peaking at the end of every shift. For other workers, both 7,8-diolBaP and 1-OHP are consistently higher at the end of the shift. These variations are likely to indicate different routes of exposure. This thesis showed the potential use of 7,8-diolBaP as a compound-specific biomarker of exposure for BaP and thus provides a starting point in exploring the quantification of BaP exposure and negative health effects in humans. Confirmation of the compound’s identity is needed through the use of mass spectrometry.

Le Benzo(a)pyrène (BaP), appartenant à la famille des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) est cancérigène pour l’homme. Nous avons développé une approche protéomique quantitative nanoLC-MS/MS label-free pour identifier des biomarqueurs liés à l’exposition au BaP dans le sécrétome des cellules hépatiques humaines exposées au BaP vs. des cellules non exposées et exposées au Benzo(e)pyrène (BeP). Le BeP, agent non classifié comme cancérigène pour l’homme, est choisi comme contrôle négatif afin de distinguer les protéines spécifiques du BaP de celles des HAP. 847 protéines ont été identifiées et quantifiées, et 55 ont été fortement surexprimées avec un ratio supérieur à 5 : la plupart de ces protéinessurexprimées sont précoces et liées au cancer. Une validation ultérieure de l'expression de ces protéines dans le plasma de la population exposée au BaP aidera dans le développement de biomarqueurs qui permettront d'améliorer la détection précoce, le pronostic et prévention. / Benzo(a)pyrene (BaP) belongs to a class of polycyclic aromatic hydrocarbon and is reported as a potent human carcinogen. We performed a nanoLC-MS/MS-based label-free quantitative proteomics approach to identify potential biomarkers of exposure in the secretome of BaPtreated vs. non-treated and Benzo(e)pyrene (BeP)-treated human hepatoma cell line HepG2.BeP-treated cells were chosen as a negative control to distinguish the BaP-specific from the HAP-specific regulated proteins: BeP is not classifiable as to its carcinogenicity to humans. 847 proteins have been identified and quantified and 55 proteins were seen as being highly upregulated with a fold change of at least 5. Most of these up-regulated proteins were focused incancer-related activities. Further validation of expression of these proteins in the plasma of BaP-exposed population will assist in the development of biomarkers that will greatly improve early detection, prognosis, prediction of treatment response and prevention.

Les objectifs de cette thèse sont de déterminer les mécanismes cellulaires et moléculaires mis en jeu lors de la co-exposition de cellules hépatiques à l'éthanol, un toxique alimentaire, et au benzo[a]pyrène (B[a]P), un important contaminant de l’environnement émis lors de combustions incomplètes. L’exposition d’hépatocytes primaires de rat pendant 8h favorise leur collaboration via l’induction d’une déplétion membranaire en cholestérol par le B[a]P, ce qui facilite l’action de l’éthanol à déstabiliser les lysosomes via la phospholipase C-1 pour entraîner la mort par apoptose. Lors d’une exposition répétée sur 96h dans les cellules WIF-B9, celles-ci provoquent une mort précoce par nécrose suivie d’une apoptose tardive via leurs métabolismes. Leur toxicité impliquerait un remodelage membranaire et un stress oxydant avec la production d’espèces réactives de l’oxygène et la variation de l’homéostasie du fer. / The aim of this work is to determine cellular and molecular mechanisms implicated in the co-exposure to ethanol, a dietary toxic substance, and benzo[a]pyrene (B[a]P), a major environmental contaminant, found during incomplete combustions. Primary rat hepatocytes exposed during 8h showed a cooperation effect between the two molecules through the depletion of membrane cholesterol by B[a]P, which promote ethanol action to destabilize lysosomes through phospholipase C-1 and facilitate apoptosis cell death. After repeated exposure during 96h of WIF-B9 cells, these two molecules provoke an early cell death by necrosis and a late apoptosis through their metabolisms. Their toxic effects implicate membrane remodeling and oxidative stress with reactive oxygen species production and modifications in iron pool.

Mes recherches s’inscrivent dans une problématique de remédiation des sols pollués par deshydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) avec comme modèle de polluant organiquepersistant le benzo[a]pyrène (BaP). La persistance de ce type de molécules dans les sols estprincipalement due à deux paramètres limitants : leur faible biodisponibilité en raison de leur faible solubilité aqueuse et la difficulté pour les microorganismes d’amorcer l’oxydation de molécules aussi stables. Notre approche a consisté en l’utilisation de polysaccharides à base d’amidon comme matrice permettant de stimuler la solubilisation du BaP et comme support à la réaction de Fenton (Fe²⁺ + H2O2 → Fe³⁺ + OH- + OH⁺) en tant que producteur d’un puissant oxydant : le radical hydroxyl OH⁺. Une étude théorique de modélisation moléculaire a permis de mettre en évidence dans lamolécule d’amidon des sites de fixation préférentiels aussi bien pour le BaP que pour le cation Fe ²⁺. Par la suite, l’étude expérimentale a eu pour objectif la synthèse chimique d’amidon modifié utilisantdeux types d’agent alkylant, des époxydes et des anhydrides d’acides carboxyliques. Après la caractérisation chimique de ces molécules par spectroscopie RMN et FTIR, les études de relation structure activité (par fluorescence, MEB et MEB-EDS) entre les amidons modifiés, le BaP et le cation Fe ²⁺ ont permis le criblage d’une vingtaine de molécules d’amidons modifiés et la sélection des amidons modifiés les plus solubles et les plus efficaces dans la solubilisation du BaP. Par exemple, la molécules d’amidon (P17) bialkylé par un époxyde à trois carbones et un anhydride à onze carbones présente une solubilité aqueuse de 4,41 g/l (amidon natif 0,4 g/l) et une capacité à stimuler la solubilité du BaP d’un facteur 20. La dernière étape de mon travail de thèse aborde, in vitro, les applications potentielles des amidons modifiés pour la dégradation du BaP. Les essais réalisés avec la réaction de Fenton nous ont suggéré une hypothèse originale dans laquelle il semblerait que la matrice polysaccharique produirait des radicaux carbohydrates possédant un temps de demi-vie largement supérieur comparé à celui de l’hydroxyl radical leur conférant une meilleure capacité à atteindre et à oxyder le BaP. Les premiers essais couplant l’oxydation chimique et les potentialités de dégradation par des champignons saprotrophes doivent être encore optimisés afin d’utiliser tout le potentiel de la biodiversité des champignons. / My researchs concern remediation of polluted soil by polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) with the benzo[a]pyrene (BaP) as a model of persistent organic pollutant. The persistence of these molecules into soil is mainly due to both limiting parameters: their weak biodisponibility due to their low aqueous solubility and the difficulty for microorganisms of starting the oxidation of such stable molecules. Our approach consisted in the use of polysaccharides like starch matrix for stimulating the solubilization of BaP and allowing on such support the Fenton reaction (Fe²⁺+H2O2 → Fe ³⁺+ OH -+ OH ⁺) as a producer of high oxidant i.e. the hydroxyl radicals OH ⁺. A theoretical computer modelling study conducted on potato starch permits to identify the preferential sites for BaP and iron complexation. Thereafter, the experimental study aimed the chemical modification of starch using two types of alkylated agents i.e. epoxides and anhydrides of carboxylic acids. After the chemical characterization of these molecules by NMR and FTIR spectroscopy, the structure activity relationship between the modified starches, BaP and Fe2+ (as studied by fluorescence, SEM and SEM-EDS) allowed the screening of modified starches and the selection of the most soluble starches and the most effective one in BaP solubilization. For example, the molecule of starch (P17) bi-alkyl substituted by an epoxy group with three carbons and an anhydride with eleven carbons has an aqueous solubility of 4,41 g/L (native starch 0,4 g/L) and a capacity to stimulate the BaP solubility by a 20-factor. The last step of this work approaches, in vitro, the potential application of the modified starch for BaP degradation. The tests carried out with Fenton reaction suggested an original hypothesis based on the production of carbohydrate radicals having a higher half-life time compared with that of the hydroxyl radical itself, conferring them a better capacity to reach and to oxidize BaP. The first tests coupling chemical oxidation and the potentialities of fungal degradation must be still optimized in order to use all the potential biodiversity of fungi. / Cercetările acestei teze se înscriu în cadrul unei probleme de remediere a solurilor poluate cu hidrocarburi aromatice policiclice (HAP),având ca model de poluare benzo [a] pirenul (BaP). Persistenţa acestor moleculelor, de acest tip, în soluri este dată în principal de doi parametri limitanţi: biosponibilitatea lor scăzută, datorită solubilităţii apoase scăzute, şi dificultatea, pentru microorganisme de a oxida aceste molecule stabile. Abordarea nostră constă în utilizarea polizaharidelor, având ca suport amidonul: ca matrice permanentă de stimulare a solubilităţii BaPului şi ca suport în reacţia Fenton (Fe²⁺+H2O2 → Fe ³⁺+ OH -+ OH ⁺) producătoare de un oxidant foarte puternic precum radicalul hidroxil OH ⁺. Un studiu teoretic de modelare moleculară a permis punerea în evidenţă în molecula de amidon a unor site-uri de fixare preferenţiale atât pentru BaP cât şi pentru cationul Fe²⁺. Apoi, un studiu experimantal a avut ca obiectiv sinteza chimică a amidonului modificat utilizând două tipuri de agenţi de alchilare: epoxizii şi anhidridele acizilor carboxilici. După caracterizarea chimică a acestor molecule prin spectroscopie RMN şi FTIR, studiile de relaţie structură-activitate (prin fluorescenţă, MEB şi MEB-EDS) între amidonurile modificate, BaP şi cationul Fe²⁺ au permis verificarea a douăzeci de molecule de amidon modificate şi selecţionarea amidonurilor modificate cele mai solubile şi mai eficace în solubilizarea BaPului. De exemplu, molecula de amidon (P17) bialchilată printr-un epoxid cu trei atomi de carbon şi o anhidridă cu unusprezece carboni, prezintă o solubilitate apoasă de 4,41 g/L (faţă de amidonul nativ 0,4 g/L) şi o capacitate de stimulare a solubilităţii BaP de un factor 20. Ultima etapă a acestei teze de doctorat abordează, in vitro, aplicaţiile potenţiale ale amidonurilor modificate pentru degradarea BaPului. Încercările realizate cu reacţia Fenton ne sugerează o ipoteză originală în care se pare că matricea polizaharidică produce radicali carbohidraţi posedând un timp de viaţă superior, comparativ cu cel al radicalului hidroxil, conferind o mai bună capacitate de captare şi oxidare a BaPului. Primele încercări cuplând oxidarea chimică şi potenţialitatea de degradare prin fungi saprotrofi mai trebuie încă optimizată pentru utilizarea întregului potenţial de biodiversitate a fungilor.

L’obésité et les maladies métaboliques associées, telles que les stéatopathies hépatiques (ou NAFLD, pour non-alcoholic fatty liver disease), sont en constante augmentation dans la population mondiale. La stéatose hépatique, correspondant au premier stade de la NAFLD et caractérisée par une simple accumulation de lipides dans le foie est considérée comme bénigne. Cependant, cette pathologie est susceptible d'évoluer en stéatohépatite (ou NASH, pour non-alcoholic steatohepatitis), bien plus grave puisqu’elle est additionnée d’une nécrose et d’une inflammation. L’origine de cette évolution est multifactorielle : l’alcool ou les médicaments peuvent en être à l’origine, mais de plus en plus d’études font part du rôle probable que pourraient avoir les contaminants de l’environnement. Ainsi dans cette étude, nous nous sommes intéressés à l’impact de la co-exposition à l’éthanol et au benzo[a]pyrène (B[a]P), un xénobiotique de la famille des hydrocarbures aromatiques polycycliques, sur la progression de la NAFLD vers la NASH. Pour cela, nous avons utilisé la lignée cellulaire hépatique humaine HepaRG. Nous avons établi, sur cette lignée, un modèle de NAFLD en incubant les cellules avec un mélange d’acides gras pendant 14 jours, nous permettant de réaliser des investigations chroniques sur les effets du B[a]P et de l’éthanol. Au terme de ces traitements, nous avons constaté que l’alcool potentialisait la cytotoxicité du B[a]P uniquement sur les cellules HepaRG stéatosées. Cette cytotoxicité était également accompagnée d’une production de cytokines pro-inflammatoires, témoignant d’un état pouvant être apparenté à une NASH. Nous avons également mis en évidence une modification du profil de métabolisation du B[a]P, accompagnée d’une sur production de ROS, un dysfonctionnement global de la chaîne respiratoire mitochondriale et une induction de la voie apoptotique. Enfin, ces observations étaient absentes ou minorées lorsque l’exposition était individuelle et lorsque les cellules n’étaient pas stéatosées. Ainsi, ces résultats suggèrent l’importance de la prise en compte d’une exposition multifactorielle à des xénobiotiques dans la progression de la NAFLD, mais également du fait que la présence de NAFLD pourrait à elle seule aggraver la toxicité de xénobiotiques. / Obesity and associated metabolic diseases such as non-alcoholic fatty liver diseases (NAFLD) are steadily increasing in the global population. Fatty liver (also called steatosis) which is the first stage of NAFLD described by a retention of lipids in the liver is considered to be benign. However, this pathology is likely to evolve into non-alcoholic steatohepatitis (NASH), much more severe since it is supplemented with necrosis and inflammation. This evolution is multifactorial in origin: alcohol or drugs may be involved, but more and more studies have mentioned the likely role of environmental contaminants. Thus, in this study we were interested in the impact of an alcohol/benzo[a]pyrene (B[a]P, a xenobiotic of the family of polycyclic aromatic hydrocarbons) co-exposure on the progression of NAFLD towards NASH. To this end, we used the human hepatic cell line called HepaRG. In this cell line, we established an in vitro model of NAFLD by incubating the cells with a mixture of fatty acids for 14 days, whereby we would carry out some chronic investigations about the effects of B[a]P and ethanol. At the end of these treatments, we found that alcohol potentiated B[a]P cytotoxicity on steatotic HepaRG cells. This cytotoxicity was also combined with pro-inflammatory cytokine production, suggesting the presence of a NASH condition. We also demonstrated a change in the metabolic profile of B[a]P, in addition to a ROS production, a global dysfunction of the mitochondrial respiratory chain and an induction of apoptosis. Finally, these observations were absent or decreased when the exposure was individual and when the cells were not steatotic. Thus, these results suggest the importance to consider multifactorial exposure to xenobiotics in the progression of NAFLD as well as the fact that the presence of NAFLD alone could exacerbate xenobiotic toxicity.

Les Polychlorobiphenyls (PCBs) sont des polluants organiques persistants (POPs). L’exposition humaine à ces composés est associée à un accroissement du risque de développement du diabète de type 2 (DT2). D’autres composés présents dans l’alimentation, comme les hydrocarbures aromatic polycyclic (PAH) tel que le benzo (a) pyrene (BaP), sont des ligands du récepteur aryl-hydrocabures (AhR) et augmentent ce risque. Le premier travail rapporté est une étude in vitro, sur les 3T3-L1, des effets "cocktail" de l’exposition à des PCBs (PCB118 et 153) et au BaP. Sur ce modèle, il apparait que le BaP et les PCBs réduisent en partie l’expression des gènes de l’adipogénèse (ADGG) et stimulent l’expression des gènes de l’inflammation (INFG). La seconde étude réalisée chez la souris, a permis d’évaluer les effets "cocktail" d’une exposition chronique au PCB118 et au BaP. Des paramètres biochimiques et l’expression des ADGG et INFG ont été mesurés dans différents tissus. Après ingestion de BaP, l’expression de deux ADGG (Glut4 and Lipin1) et trois INFG (MCP1, CXCL10, IFNγ) sont augmentés dans le tissue adipeux. Ces effets sont soit abolis, soit réduits en réponse à une co-exposition simultanée avec le PCB118. Ceci indique que les effets de chacun des composés peuvent être masqués l’un par l’autre. Dans les autres tissus, on observe également une modulation globale négative par le PCB des effets du BaP. L’ensemble de ces résultats sont discutés en référence au risque de TD2 induits par les POPs, ainsi qu’aux cibles moléculaires potentielles du BaP comme AhR et des PCBs comme CAR et PXR. On discute du rôle possible de l’IFNγ produit par les cellules immunitaires associées au tissu adipeux / The Polychlorobiphenyls (PCBs) are one of the persistent organic pollutants (POPs). Human exposure to these compounds is associated with an increased risk of developing of type 2 diabetes (DT2). Other chemical compounds, such as polycyclic aromtic hydrocarbon (HAP) such as the benzo (a) pyrene (BaP), that presented in food chain are ligands of the aryl hydrocarbon receptor (AhR) and they increase this risk. The first work reported is an in vitro study on the model of pre-adipocyte, 3T3-L1, on the "cocktail" effects of co-exposure to PCBs (PCB118 and 153) and BaP. On this model, it appears that BaP and PCBs partially reduce the expression of genes related to adipogenesis (ADGG) and stimulate the expression of genes related to inflammation (INFG). The second study was conducted in vivo which allow us to evaluate the "cocktail" effects of a chronic exposure to PCB118 and BaP in mice. Biochemical parameters and the expression of ADGG and INFG were measured in different tissues. After the ingestion of BaP, expression of two ADGGs (Glut4 and Lipin1) and three INFGs (MCP1, CXCL10, IFNγ) were increased in the adipose tissue. These effects are either abolished or reduced in response to simultaneous co-exposure with PCB118. This indicates that the effects of each compounds can be masked by one another. In the other tissues, there is also a global negative modulation by PCB on the effects induced by BaP. All these results are discussed with reference to the risk of DT2 induced by POPs, as well as potential molecular targets of BaP (such as AhR) and PCBs (as CAR and PXR). The possible role of IFNγ, produced by the immune cells, associated with adipose tissue is discussed

Le Benzo(a)pyrène (BaP), appartenant à la famille des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) est cancérigène pour l'homme. Nous avons développé une approche protéomique quantitative nanoLC-MS/MS label-free pour identifier des biomarqueurs liés à l'exposition au BaP dans le sécrétome des cellules hépatiques humaines exposées au BaP vs. des cellules non exposées et exposées au Benzo(e)pyrène (BeP). Le BeP, agent non classifié comme cancérigène pour l'homme, est choisi comme contrôle négatif afin de distinguer les protéines spécifiques du BaP de celles des HAP. 847 protéines ont été identifiées et quantifiées, et 55 ont été fortement surexprimées avec un ratio supérieur à 5 : la plupart de ces protéinessurexprimées sont précoces et liées au cancer. Une validation ultérieure de l'expression de ces protéines dans le plasma de la population exposée au BaP aidera dans le développement de biomarqueurs qui permettront d'améliorer la détection précoce, le pronostic et prévention.

Dans les zones humides, un déclin dramatique des populations d’amphibiens a été observé au niveau mondial depuis les années 80. Malgré de nombreuses études suggérant que les amphibiens sont très sensibles aux pressions anthropiques cumulées, le rôle joué par les perturbateurs endocriniens dans le déclin de leurs populations reste incertain. Parmi les perturbateurs endocriniens contaminants les zones humides, le benzo[a]pyrène (BaP) et le triclosan (TCS) sont couramment retrouvés. Au cours de ce travail, nous avons étudié la réponse physiologique de xénopes (Xenopus tropicalis) exposés à court terme (24 heures) et à long terme (du têtard à l’adulte mature) au BaP et au TCS à des concentrations réalistes d’un point de vue environnemental. En combinant une approche transcriptomique à haut débit et une caractérisation des modifications cellulaires et physiologiques, nous avons mis en évidence que le BaP, le TCS et leur mélange perturbent la physiologie globale du foie. Ce trouble est caractérisé par un phénotype semblable à de l’insulino-résistance et à une stéatopathie non alcoolique (NAFLD) associé à une hépatotoxicité médiée par une altération du métabolisme lipidique. Outre les effets directs sur le métabolisme des individus exposés, il apparaît que les perturbateurs endocriniens étudiés affectent également le succès reproducteur de ces individus et le développement de leur descendance. Prises dans leur ensemble, nos observations apportent ainsi des débuts de réponse quant aux rôles de la contamination chronique des milieux sur le déclin des populations d’amphibiens. / In wetlands, dramatic decline in amphibian populations have been described worldwide since the 80s. Despite numerous studies suggesting that amphibians are highly sensitive to cumulative anthropogenic stresses, the role played by endocrine disruptors in the decline of amphibian populations remains unclear. Among the endocrine disruptors contaminating wetlands, benzo[a]pyrene (BaP) and triclosan (TCS) are recurrently found. In this work, we studied the physiological response of Xenopus tropicalis exposed to environmentally realistic concentrations of BaP and TCS during a short-term (24 hours) and long-term (from tadpole to mature adult) period. By combining a high throughput transcriptomic approach and a characterization of cellular and physiological modifications, we showed that BaP, TCS and their mixture disrupt overall liver physiology highlighted by insulin resistance-like and non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD)-like phenotypes together with hepatotoxicity due to the impairment of lipid metabolism. Additionally to direct metabolic impact observed on exposed individuals, the studied endocrine disruptors affected their fitness and their progeny development. Altogether, our observations bring new insights into the role plays by chronic contamination of wetlands on amphibian population decline.

L'obésité est une maladie définie par une accumulation de masse grasse dans le tissu adipeux ayant des conséquences néfastes pour la santé. Les causes de l’obésité sont multiples. Dans un travail récent, il y a été démontré le rôle de la pollution environnementale dans la prise de poids. Dans ce travail, les hypothèses selon lesquelles les récepteurs adrénergiques situés à la surface des cellules adipeuses seraient le siège de l’action des polluants aromatiques polycycliques ont été vérifiées par le dosage de plusieurs agonistes et antagonistes spécifiques et non spécifiques en présence ou non du benzo[a]pyrène sur des récepteurs humains et de cellules d’hamster chinois (CHO). Les quantités d’AMPc obtenues montrent que les HAP ne se déposent pas sur les récepteurs β1, β2, β3 adrénergiques.Cette accumulation se fait au niveau des phospholipides de la membrane cytoplasmique des cellules. Ce qui cause une rigidité des membranes.Cette observation tend à renforcer l'hypothèse selon laquelle le benzo[a]pyrène induirait une inhibition de la lipolyse par l'accumulation au niveau de la bicouche de phospholipides et des changements de conformation de la bicouche de phospholipides dans les environs des récepteurs à sept domaines transmembranaires qui sont β-adrénergiques.La liaison de la bicouche phospholipidique avec les HAP utilisés est une réaction exothermi-que avec un faible dégagement de chaleur / Obesity is a disease defined by an accumulation of fat in adipose tissue with adverse consequences for health. The causes of obesity are many.In recent work, there was demonstrated the role of environmental pollution in weight gain.In this work, the assumptions that the adrenergic receptors on the surface of fat cells would home to the accumulation of polycyclic aromatic pollutants have been verified by measurement of several agonists and antagonists specific and non-specific in the presence or absence of benzo[a]pyrene receptors on human cells and Chinese hamster (CHO). The amounts of cAMP obtained showed that PAHs are not deposited on β-receptors, β1, β2, β3 adrenergic receptors.This accumulation occurs at the cytoplasmic membrane phospholipids of the cells. What cau-ses stiffness of the membranes. This observation tends to reinforce the hypothesis that benzo [a]pyrene induce an inhibition of lipolysis by the accumulation in the phospholipid bilayer and conformational changes of the bilayer phospholipids in the vicinity of receptors seven transmembrane domains which are β-adrenergic receptors