Dans son rôle « géo-accumulateur », le sol peut constituer un réservoir de Polluants Organiques Persistants (PoP). Les animaux élevés en plein air comme les ruminants laitiers peuvent alors être exposés aux PoP via l’ingestion involontaire de sol, un bovin adulte pouvant ingérer jusqu’à 800 g de sol par jour. Cependant, le mécanisme de sorption des PoP sur les particules du sol se caractérise par la formation de liaisons fortes susceptibles d’atténuer leur biodisponibilité. Afin de préciser le transfert des PoP du sol vers le ruminant, nous avons développé différentes approches permettant d’évaluer la biodisponibilité de ces contaminants. La chèvre en lactation a été choisie comme modèle de ruminant laitier.Les travaux se sont focalisés sur deux familles de composés : les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) qui sont des molécules sensibles au métabolisme, et les PolyChloroBiphenyles (PCB), peu sensibles au métabolisme. Pour les PCB, la biodisponibilité relative a été obtenue en comparant les coefficients de transfert ou « Carry-Over Rate » obtenus à la suite de l’ingestion de sol avec ceux trouvés dans la littérature impliquant des matrices alimentaires telles que le foin. Cette valeur, obtenue à l’équilibre, désigne la part fixe du contaminant atteignant le lait. La seconde expérience a été élaborée afin de calculer la biodisponibilité relative des HAP liés au sol. Cette démarche s’est basée sur la comparaison des pentes des courbes doses-réponses obtenues entre l’ingestion de la matrice sol ou de la matrice de référence (l’huile) et l’excrétion des métabolites de HAP hydroxylés majoritaires dans les urines. La dernière étude a consisté en une collecte de données de la littérature, dans le but de déterminer globalement le rôle de la matière organique (carbone organique) du sol sur la bioaccessibilité des HAP dans le tractus gastro-intestinal. Les résultats des études que nous avons menées démontrent que le sol a un impact limité sur la biodisponibilité orale de l’ensemble des PoP chez le ruminant. Cependant, la lipophilicité des PoP semble jouer un rôle dans la régulation de leur biodisponibilité. En effet, l’impact du sol sur la biodisponibilité du Phénanthrène est limité (molécule à trois cycles), tandis que la réduction de la biodisponibilité du Pyrène a été estimée à 50 % (molécule à quatre cycles).Du plus, la bioaccessibilité dans le tractus digestif (une des composantes de la biodisponibilité) a été estimée pour les HAP : elle varierait entre 0,2 et 46%, et serait guidée par la concentration des HAP et la teneur en carbone organique du sol. L’effet géosorbant du sol, qui explique son rôle de réservoir environnemental de PoP, paraît insuffisant dans les conditions du tractus digestif du ruminant laitier, pour éviter une contamination des produits animaux. Une attention particulière doit être portée au sol dans les scénarios d’évaluation du risque / Persistent Organic Pollutants (PoP) can be accumulated through the “memory effect of soil”. Ruminants can therefore be exposed to the PoP through involuntary ingestion of the contaminated soil. On pasture, soil ingested by ruminants can reach 800 g of soil per day. But PoP interact with the soil particles, leading to the formation of strong bonds which can decrease their bioavailability. Therefore, we developed several approaches in order to determine the bioavailability of soil-bound PoP. Indeed, more precision on the impact of soil on the bioavailability of the contaminants is essential to assess the transfer to the animal products. The investigations focused on two PoP families: the Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAH) which are readily cleared and the PolyChloroBiphenyls (PCB) which are poorly metabolized. For the PCB, the relative bioavailability was estimated by comparing the values of the transfer coefficients or « Carry-Over Rates » obtained after soil ingestion, with that those obtained in the literature with other food matrices such as hay. The second study was conducted in order to calculate the bioavailability of soil-bound PAH. This experimental approach lay in comparing soil matrix with the reference matrix (oil) through the urinary excretion of the major hydroxylated PAH metabolites. The last investigation focused on the statistical combination of the results of several studies that address a set of related research on the role of organic matter (organic carbon) on the bioaccessibility of the PAH in the gastro-intestinal tract. The results of the studies performed show that soil has limited impact on the PoP bioavailability in ruminants. However, the lipophilicity of PoP seems to play a role in regulating their bioavailability. Indeed, soil impact is not significant for Phenanthrene (three-ring molecule), whereas the bioavailability of Pyrene is estimated at 50 % (four-ring molecule). The bioaccessibility in the gastro-intestinal tract is a component of the bioavailability; it was estimated for PAH at between 0.2 and 46%, and seems to be led by the concentration of PAH and the organic carbon content in soil. These results suggest that soil matrix deserves some special focus because its properties of geoaccumulation may increase the risk of transfer of PoP to the ruminant. The geosorbant property of soil, which explains its role as environmental reservoir of PoP, does not appear enough to avoid contamination of animal products, in the conditions of the lactating ruminant digestif tract. Particular attention should be paid to soil in the scenarios of risk assessment

La gestion des sites et sols pollués repose sur l’évaluation des expositions aux contaminants. Le retour d’expérience montre que les voies d’exposition directe, et notamment l’ingestion de terre pour les enfants, engendrent les niveaux de risque les plus élevés. Actuellement, en se basant sur la concentration totale d’un polluant dans le sol, l’évaluation des risques tend à être surprotectrice dans la mesure où seule une fraction de la substance peut pénétrer à l’intérieur de l’organisme. L’objectif de l’étude est de mettre en évidence que le test in vitro UBM (Unified Barge Method) de bioaccessibilité est pertinent pour estimer la fraction biodisponible des ETM dans les sols. Pour cela, il est nécessaire de démontrer que la solubilisation des contaminants dans le tractus gastro-intestinal est une étape limitante dans le processus de biodisponibilité et d’autre part que les mesures de bioaccessibilité sont corrélées aux mesures de biodisponibilité. Pour 15 sols sélectionnés sur trois sites contaminés différents, l’étude montre que la biodisponibilité est très variable pour le plomb (8% à 82%), le cadmium (12% à 91%) et l’arsenic (3% à 78%). Pour l’antimoine, les valeurs de biodisponibilité relative et de bioaccessibilité sont très faibles indépendamment des caractéristiques contrastées des sols (valeurs < 20%). De ce fait, ces conditions ne permettent pas de valider le test in vitro pour l’antimoine. Les résultats des corrélations, pour les trois autres contaminants, démontrent que la bioaccessibilité est l’étape limitante de la biodisponibilité et que le test UBM est pertinent pour estimer la bioaccessibilité de ces éléments dans les sols. Notre étude met également en évidence l’impact de la matrice sol sur les variations des valeurs de bioaccessibilité. Ainsi, il a été montré que la distribution des contaminants sur les différentes phases porteuses du sol est un paramètre majeur et robuste pour expliquer les variations de la bioaccessibilité pour l’ensemble des sols étudiés. Les résultats de l’étude mettent en lumière que le test in vitro UBM peut fournir une alternative possible aux investigations in vivo afin d’affiner les niveaux d’exposition des ETM suite à l’ingestion de sol / The management of contaminated soil is based on the assessment of exposure of pollutants. The review shows that the direct routes of exposure, including soil ingestion for children, generate the highest risk levels. Currently, based on the total pollutant concentration in soil, risk assessment tends to be overestimate because only a fraction of the substance may penetrate into the body. The aim of the study is to demonstrate that in vitro UBM test (Unified Method Barge) is relevant to estimate the bioavailable fraction of metals in the soil by estimating the bioaccessible fraction. For this, it is necessary to show that the solubilization of contaminants in the gastrointestinal tract is a limiting step in oral bioavailability process and that bioaccessibility is correlated to bioavailability. For 15 soils selected on three different sites, the study shows that bioavailability is highly variable for lead (8% to 82%), cadmium (12% to 91%) and arsenic (3 % to 78%). For antimony, the relative bioavailability and bioaccessibility values are very low independently of the different soil characteristics (values <20%). Thus, these conditions do not allow to validate in vitro test for antimony. The results of correlations, for the three other contaminants, show that bioaccessibility is the limiting step in the bioavailability process and that UBM test is relevant to estimate the bioaccessibility. Our study also highlights the impact of the soil matrix on the variation of bioaccessibility values. Thus, it was shown that the distribution of contaminants in the different bearing phases of soil is a major and robust parameter to explain the variations of bioaccessibility for all soils studied. The results of the study highlight that the in vitro UBM test is a promising alternative to in vivo investigations to measure the exposure levels of metals after soil ingestion

L'exposition aux particules fines et ultrafines, pouvant contenir des éléments métalliques, est un sujet de préoccupation sanitaire majeure, notamment dans les zones fortement industrialisées. Cette thèse a consisté à mieux caractériser la fraction métallique des particules fines et ultrafines émises dans un contexte industrialo-urbain (Littoral dunkerquois) et à déterminer leur bioaccessibilité pulmonaire, en lien avec l'impact sanitaire. Des particules ont été collectées selon leur granulométrie dans des environnements très contrastés : (i) en milieu urbain sous l'influence du trafic automobile et d'émissions industrielles et (ii) à proximité immédiate et à la source même d'une usine de ferromanganèse (Glencore), caractéristique de l'activité industrielle du dunkerquois. La bioaccessibilité pulmonaire des éléménts métalliques a été déterminée par une extraction avec un fluide pulmonaire synthétique (solution "Gamble") et comparée avec une méthode d'extraction séquentielle. En milieu urbain, les concentrations élémentaires dans les particules ultrafines sont principalement liées aux sources locales (issues d'émissions de véhicules ou de chauffage). Les particules submicroniques (< 1µm) sont elles, principalement affectées par les sources industrielles, notamment la métallurgie, principale émettrice de métaux particulaires de la zone industrielle. Les autres sources identifiées par les traceurs métalliques sont la pétrochimie, la combustion des fiouls lourds et des charbons et les sources naturelles (terrigène et marine). Une variabilité temporelle importante des concentrations en masse des particules fines et ultrafines et de leurs teneurs en éléments métalliques a été observée, en cheminée et en champ proche de l'usine de ferromanganèse. Les fortes concentrations en particules ultrafines (PM₀,₁ : 60% de la masse des PM₂,₅), enrichies en métaux de cheminée, diminuent rapidement à proximité immédiate de l'usine, dû au changement rapide des conditions de température et d'humidité induisant des transformations précoces de la matière particulaire. Ce travail a permis par ailleurs de montrer que la bioaccessibilité des métaux associés aux particules est variable selon les propriétés physicochimiques des particules (spéciation chimique des métaux et distribution granulométrique), en lien avec leurs origines et leurs processus de formation. La bioaccessibilité des métaux peut aussi être affectée par des transformations physico-chimiques (mélange/agglomération, agrégation, oxydoréduction...) des particules fines durant leur transport atmosphérique. L'estimation in-vitro de la bioaccessibilité permet de mieux comprendre la biodosponibilité des métaux dans l'organiqme et donc de mieux appréhender l'impact sanitaire des métaux toxiques. / Exposure to metals from fine and ultrafine particles is of major health concern, especially in heavily industrialized areas. This thesis aims to better characterize the metal fraction of fine and ultrafine particles emitted in an industrial-marked urban context (Dunkirk harbour) and to determine their lung bioaccessibility, in relation with their health impact. Particles were collected according to their size in specific environments : (i) in an urban area influenced by traffic and industrial emissions and (ii) at the stacks and in the vicinity of a ferromanganese plant (Glencore), characteristic of the industrial activity in Dunkirk. Pulmonary bioaccessibility of metals was determined using a synthetic lung fluid (Gamble solution), and compared to a sequential extraction method. In the urban area, the elemental concentrations in ultrafine particles are primarily related to lacal sources (traffic and housse heating), while submicronic particles (< 1µm) are mainly affected by industrial sources, especially metallurgical plants, the main source of particulate metals in the industrial area. The other sources identified are petrochemistry, coal and heavy-fuels burning and natural sources (sea salts and crustal particles). A high temporal variability of fine and ultrafine particles mass concentrations and of their metal contents was observed at the stacks and in the close environment of the ferromanganese plant. The high concentrations of ultrafine particles (PM₀,₁ : 60% of the total PM₂,₅ mass), enriched in metals, as observed in stack flues, decrease rapidly in the vicinity of the plant, due to the changes in temperatureand humidity, inducing rapid transformations. The metal bioaccessibility varies according to the particle properties (metals chemical speciation and particle size distribution), depending on their origin and formation processes. This metal bioaccessibility may also be affected by physicochemical transformations of fine particles occuring during atmospheric transport (mixing/agglomeration, aggregation, oxidation or reduction processes). The in-vitro bioaccessibility assessment is of interest to better understand the metal bioavailability and thus for a better appreciation of the health impact of toxic metals.

Aujourd'hui, la gestion des sites et sols pollués apparaît comme un enjeu majeur des politiques environnementales et sanitaires. Pour ce faire, des outils d'aide à la décision doivent être développés et validés afin de faciliter l'identification et la compréhension des risques induits. Dans ce contexte, l'objectif de cette étude est d'améliorer les connaissances quant aux liens existants entre la nature des contaminants, leurs comportements géochimiques, la nature des phases porteuses et la bioaccessibilité. In fine, de cette compréhension fine en découlera une évaluation plus spécifique des risques environnementaux et sanitaires leur étant imputable, et une remédiation plus cohérente. Pour ce faire, deux sites contaminés à la typologie différente (minier vs industriel) ont été étudiés mais à contamination semblable (As, Pb, Zn et Cd). Après un échantillonnage représentatif en adéquation au type de site et à sa géomorphologie, une caractérisation physico-chimique fine a été effectuée sur chaque échantillon avant de déterminer leur stabilité environnementale et physiologique (bioaccessibilité). Le couplage avec de la minéralogie environnementale a permis d’expliquer le comportement des éléments dans les différents milieux. Dans un second temps, afin de s'affranchir des contraintes d'un milieu complexe comme le sol et de définir l'impact réel de chaque phase porteuse sur les risques, des phases pures ont été synthétisé et soumises aux mêmes tests que les échantillons naturels. Un retour sur le solide est alors systématiquement effectué mettant en évidence les modifications minéralogiques subies par l'échantillon. Des mélanges ont également été effectué afin d’appréhender et de mieux comprendre les effets cocktails d’éléments métalliques et metalloïdes. Cette approche intégrée, multi-analytique et multi-échelle est alors la première étape d'un long processus de compréhension et de prédiction des risques basé sur le couplage géochimie et minéralogie environnementale. / Today, the management of polluted sites and soils appears to be a major challenge for environmental and health policies. To do this, decision support tools must be developed and validated to facilitate the identification and understanding of the risks involved. In this context, the objective of this study is to improve knowledge of the links between the nature of contaminants, their geochemical behavior, the nature of carrier phases and bioaccessibility. Ultimately, this understanding will lead to a more specific assessment of the environmental and health risks attributable to them, and to a more coherent remediation. To do this, two contaminated sites with different typologies (mining vs. industrial) were studied but with similar contamination (As, Pb, Zn and Cd). After a representative sampling in accordance with the type of site and its geomorphology, a fine physico-chemical characterization was carried out on each sample before determining their environmental and physiological stability (bioaccessibility). The coupling with environmental mineralogy made possible to explain the behavior of the elements in the various environments. In a second step, in order to overcome the constraints of a complex environment such as the soil and to define the real impact of each bearing phase on the risks, pure phases were synthesized and subjected to the same tests as the natural samples. A return to the solid is then systematically carried out, highlighting the mineralogical changes undergone by the sample. Mixtures have also been made to understand and better understand the cocktail effects of metallic and metalloid elements. This integrated, multi-analytical and multi-scale approach is then the first step in a long process of understanding and predicting risks based on geochemistry and environmental mineralogy coupling.

Les agences gouvernementales évaluent généralement les risques alimentaires liés à la présence d'arsenic dans les produits de la pêche en analysant uniquement l'arsenic élémentaire, sans prendre en compte les différentes formes en présence ni leur biodisponibilité. Le principal objectif de cette étude a été de développer et de valider une méthode permettant à l'Agence Française de Sécurité Sanitaire des Aliments (AFSSA) de proposer à ses tutelles une meilleure évaluation des risques encourus par le consommateur en déterminant la spéciation et la bioaccessibilité des différentes formes arséniées présentes dans les produits de la pêche. La première partie de ce travail a porté sur la mise au point d'une méthode de séparation des principales espèces arséniées couramment retrouvées dans les produits de la pêche par couplage entre la chromatographie d'échanges d'ions (IEC) et la détection par ICPMS. La méthodologie des plans d'expériences utilisée dans ces travaux, a permis, en un minimum d'essais, d'une part d'évaluer l'influence des différents facteurs et de leurs interactions éventuelles sur la séparation de 7 à 9 espèces arséniées et d'autre part, de déterminer les conditions analytiques optimales tout en minimisant le temps d'analyse (moins de 15 minutes), en conservant des résolutions satisfaisantes et en améliorant les sensibilités des composés considérés. La deuxième partie de ces travaux a concerné le développement de la mise en solution des espèces arséniées dans les produits de la pêche par extraction assistée par micro-ondes (MAE). L'optimisation des conditions d'extraction sur différents matériaux de référence certifiés a montré clairement qu'un solvant uniquement composé d'eau était suffisant pour obtenir des taux de récupération satisfaisants en As total et en spéciation. L'évaluation des critères analytiques a démontré que la méthode était pratiquement validée pour la spéciation de l'arsenic dans les produits de la pêche, même si la reproductibilité interne devra nécessairement être affinée en l'évaluant à plus long terme. La méthode validée a pu ensuite être appliquée à la spéciation de l'As dans des échantillons aqueux, ainsi qu'à la certification d'un échantillon de foie d'aiguillat organisée par le NRC canadien. La dernière partie de ces travaux a concerné le développement d'une méthode in vitro rapide et pragmatique d'évaluation de la bioaccessibilité maximale de l'arsenic et des formes arséniées dans les produits de la pêche, en combinant une méthode de lixiviation en continu (pour la mesure en temps réel par ICP-MS de la part d'As libérée par des fluides gastrointestinaux artificiels) et la méthode de spéciation validée. Les résultats montrent que la totalité de l'As bioaccessible (environ 50 % de l'As total présent dans les échantillons) est libérée très rapidement (en moins de 5 min) par la salive sans que rien d'autre ne soit ensuite libéré par les sucs gastrointestinaux. D'autre part, ces travaux ont mis en évidence que la bioaccessibilité des espèces arséniées inorganiques apparaît moins importante que celle des espèces organiques dans les produits de la pêche.

Pollution et agriculture urbaine (AU) sont deux mondes interconnectés soumettant les villes au défi de la durabilité, dans un contexte où la pollution aux metalloïdes augmente au moins autant que l'intérêt pour l'agriculture urbaine. Les biofertilisants / bioamendements utilisés en AU (champignons mycorhiziens à arbuscules, compost, biochar) peuvent influencer la mobilité des polluants du sol. Cette étude vise à mieux comprendre le devenir de contaminants inorganiques géogéniques et anthropiques, majeurs (Cd, Pb) ou émergents (Sb), dans des systèmes sol-plante-biofertilisant et leur bioaccessibilité pour l'homme. Si la mobilité des polluants est modifiée par les biofertilisants, le type de source influence aussi leur bioaccessibilité. La communauté fongique semble cruciale dans ces phénomènes mais est impactée par l'ajout de compost. Ainsi, l'utilisation de ces biofertilisants sur sol pollué est à raisonner du fait des interactions multiples affectant la phytodisponibilité des polluants. / Urban agriculture (UA) and pollution are two worlds more inter-connected every day, creating one of the main challenges of sustainable cities as persistent metal(loid) contamination increases as much as the interest for urban agriculture. Biofertilizers and bioamendments used in UA (arbuscular mycorrhizal fungi, compost, and biochar) can influence the mobility of contaminants in soil. This study aims to better understand the fate of anthropic or geogenic, major (Cd, Pb) and emerging (Sb), inorganic contaminants in soil-plant-biofertilizer systems and their human bioaccessibility. While contaminant mobility in soil is affected by biofertilizers, their origin influences also their bioaccessibility. The fungal community seems crucial in this phenomenon but is impacted by compost addition. Hence, using these biofertilizers in contaminated soils has to be thought wisely because of the multiple interactions affecting contaminant's phytoavailability.

Au cours de leur élevage, les animaux sont exposés à divers contaminants chimiques, qui peuvent s’accumuler au niveau des tissus animaux et être retrouvés in fine dans les produits carnés consommés par l’Homme, représentant alors un risque pour la santé des consommateurs. L’évaluation de ce risque repose classiquement sur la mesure de teneur en contaminants de la viande fraîche alors que plusieurs travaux suggèrent que seule une fraction de ces contaminants est effectivement assimilée par le consommateur du fait des transformations technologiques comme la cuisson et physiologiques comme la digestion. L’objectif de cette thèse est d’étudier ces effets modulateurs de la cuisson et de la digestion sur les contaminants chimiques de la viande et leur bioaccessibilité. En s’appuyant sur le développement d’une méthode multirésidus GC×GC-TOF/MS pour le suivi de 206 polluants environnementaux et sur des collaborations avec des Laboratoires Nationaux de Référence, le premier objectif de ce travail était d’étudier l’impact de la cuisson sur un large spectre de contaminants chimiques d’une viande intentionnellement contaminée. Les résultats montrent que la cuisson n’a pas d’impact significatif sur la teneur en PCDD/F et en métaux lourds de la viande alors que des pertes significatives (d’autant plus importantes que l’intensité de cuisson est élevée) en PCB, antibiotiques et pesticides ont pu être détectées. Ces pertes ont pour origine soit une libération dans le jus de cuisson des contaminants thermorésistants, soit une dégradation sous l’effet de la cuisson des contaminants thermosensibles, comme cela a été observé pour un antibiotique, le sulfaméthoxazole, pour lequel un schéma de dégradation thermique est proposé. Le second objectif de ce travail était d’évaluer la bioaccessibilité des contaminants chimiques de la viande en s’appuyant sur un protocole standardisé de digestion in vitro statique. Dans le cas des PCB, les résultats obtenus indiquent que la bioaccessibilité dans la viande est relativement faible (26%). La teneur initiale de la viande en matière grasse et les variations physiologiques liées à l’âge du consommateur influencent significativement ces valeurs de bioaccessibilité alors que la cuisson de la viande a moins d’influence sur la bioaccessibilité. A terme, les résultats obtenus durant ce travail devraient conduire à proposer de nouvelles procédures d’évaluation des risques liés aux contaminants chimiques de la viande, prenant en compte les modulations induites par la cuisson et la digestion. / Livestock animals are exposed to various chemical contaminants during breeding. These contaminants are rapidly transferred from the environment to animal edible tissues, thus representing a public health risk. This risk is classically assessed based on the level of contaminants in raw meat. However, due to technological processes such as cooking or physiological transformations such as digestion, only a fraction of meat contaminants can be absorbed by the body. The purpose of this PhD thesis is to investigate the modulating effect of cooking and digestion on chemical contaminants in meat and on their bioaccessibility. Thanks to a GC×GC-TOF/MS multiresidue method developed in this study for the analysis of 206 environmental pollutants and to collaborations with French National Reference Laboratories, the first aim of this work was to assess the effects of pan cooking on a broad range of chemical contaminants in spiked meat. Cooking did not impact the level of PCDD/Fs and heavy metals in meat whereas significant losses (more important as cooking conditions were more intense) of PCBs, antibiotics and pesticides were observed. These losses may originate from juice expelling of heat-resistant compounds or from degradation by breakdown of thermolabile compounds such as the sulfamethoxazole antibiotic. The second aim was to assess the bioaccessibility of chemical contaminants in meat based on a standardized in vitro static digestion. For PCBs, results showed that their bioaccessibility was low (26%). Both the meat fat content and the age of consumer significantly affect this bioaccessibility value. In contrast, meat cooking was shown to have less influence on PCB bioaccessibility. The ultimate goal of the project will be to improve chemical risk assessment procedures taking into account the changes induced by cooking and digestion on micropollutants in meat.

L'arsenic est un élément présent dans tous les compartiments de l'environnement, et les produits de la pêche représentent une source majeure d'exposition à l'arsenic par le biais de l'alimentation. Même s'il n'existe pas à ce jour de législation sur les teneurs en arsenic dans les aliments en France, les agences gouvernementales évaluent généralement les risques liés à la présence d'arsenic dans les produits de la pêche en se basant essentiellement sur la concentration totale de l'élément, sans tenir compte des différentes espèces présentes ni de leur bioaccessibilité. Par conséquent, le développement de méthodes d'analyse de spéciation revêt un intérêt particulier dans le cadre de l'évaluation des risques. La première partie de ce mémoire présente des informations générales sur les propriétés de l'arsenic, son occurrence dans les différents compartiments de l'environnement et sa toxicité, ainsi qu'une étude bibliographique des méthodes analytiques existantes pour étudier la spéciation de l'arsenic dans les matrices alimentaires, en particulier les produits de la pêche (extraction et séparation/détection). Les différentes approches pour l'évaluation de sa bioaccessibilité et de celle d'autres éléments traces métalliques d'intérêt sont également présentées. La deuxième partie de ces travaux porte sur la validation d'une méthode d'analyse de spéciation des principales espèces d'arsenic dans les produits la pêche (As(III), MA,DMA, As(V), AsB, TMAO, AsC) par couplage entre la chromatographie d'échange d'ions (IEC) et la spectrométrie de masse à plasma induit (ICP-MS) après extraction assistée par micro-ondes (MAE). L'évaluation des performances analytiques de la méthode, les contrôles qualités internes et externes mis en place et les différentes applications, en particulier les données d'occurrence des différentes espèces d'arsenic dans les produits de la pêche les plus consommés par la population française sont présentés et discutés. Dans la troisième partie, la bioaccessibilité maximale de l'arsenic et d'autres éléments d'intérêt est estimée à l'aide d'une méthode de lixiviation en ligne (impliquant la mesure en temps réel par ICP-MS de la fraction libérée par les différents fluides digestifs artificiels). La combinaison de ce procédé avec la méthode d'analyse de spéciation validée permet ainsi d'estimer la bioaccessibilité des différentes espèces d'arsenic. / Arsenic is an element present in all compartments of the environment, and seafood constitutes a major source of exposure to arsenic through human consumption. Although there is currently no legislation on arsenic in food in France, government agencies generally assess the safety of food items based solely on the total concentration of the element, without taking into account its different species or their bioaccessibility. Therefore, the development of speciation analysis methods is particularly relevant in the context of risk assessment. The first part of this thesis focuses on the properties of arsenic, its occurrence in the different compartments of the environment and its toxicity, and a literature review of existing analytical methods to study the speciation of arsenic in food matrices, especially seafood products (extraction and separation / detection). Different approaches for evaluating its bioaccessibility and that of other trace metals of interest are also presented.The second part of this work concerns the validation of a speciation analysis method for major arsenic species in seafood (As (III), MA, DMA, As (V), AsB, TMAO, AsC) by coupling ion exchange chromatography (IEC) with inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) after microwave-assisted extraction (MAE). Evaluation of the analytical performance of the method, internal and external quality controls in place and applications of the method, particularly occurrence data of arsenic species in seafood most consumed by the French population are presented and discussed. In the third part, the maximum bioaccessibility of arsenic and other elements of interest is assessed using a continuous leaching method (involving the real-time measurement by ICP-MS of the fraction released by the different artificial digestive fluids). By coupling this leaching method with the above validated speciation analysis method, the bioaccessibility of different arsenic species is also assessed.

Les agrumes très consommés au niveau mondial, représente des sources de caroténoïdes tels que la β-cryptoxanthine, qui contribuent avec les flavonoïdes (hespéridine) aux effets santé de ces fruits et en particulier dans la prévention du diabète de type 2 (DT2). Le DT2 est une pathologie mondiale en croissance exponentielle. L’objectif général de ce travail est par conséquent d’étudier les propriétés nutrition-santé de concentrés de jus de clémentine, obtenus par une technologie membranaire innovante et spécifiquement enrichis en β-cryptoxanthine (βCX) et hespéridine (HES) mais également en pectines. Le devenir digestif de ces phytomicronutriments, garants de la qualité nutritionnelle des concentrés a évalué dans un premier temps en couplant le modèle de digestion in vitro aux cellules intestinales de type Caco-2. Pour une meilleure vision physiologique des mécanismes associés aux premières étapes de la digestion, des modèles de digestion, statique et dynamique, sont comparés. La bioaccessibilité et l’absorption intestinale des caroténoïdes sont fortement influencées par la teneur et structure des pectines. Dans un second temps, les activités biologiques (disglycémie, dislipidémie, inflammation) impliquées dans la prévention du DT2 sont évaluées in vivo chez le rat après administration du concentré d’agrume. L’étude a démontré qu'un aliment à base d'agrume spécifiquement enrichi en βCX et HES est efficace dans la prévention du syndrome métabolique/DT2, soulignant le rôle possible de la βCX et de sa bioconversion en rétinoïdes. Une étude in vitro complémentaire sur macrophages murins révèle des effets anti-inflammatoires synergiques des 2 phytomicronutriments. / Citrus fruits, which are widely consumed worldwide, represent sources of carotenoids such as βCX, which contribute with flavonoids (HES) to the health effects of these fruits, particularly in the prevention of type 2 diabetes (T2D). T2D is a worldwide pathology that is growing exponentially. The general objective of this work is therefore to study the nutritional and health properties of clementine juice concentrates obtained by innovative membrane technology and specifically enriched in both βCX and HES but also in pectins. The digestive behaviour of these phytomicronutrients, guarantors of the nutritional quality of the concentrates, was first assessed by coupling the in vitro digestion model with the Caco-2 intestinal cells. For a better physiological vision of the mechanisms associated with the first stages of digestion, models of static and dynamic digestion are compared. The bioavailability and intestinal absorption of carotenoids are strongly influenced by the content and structure of pectins. In a second step, the biological activities (disglycemia, dislipidemia, inflammation) involved in the prevention of T2D are evaluated in vivo in rat after administration of the citrus concentrate. The study demonstrated that a citrus food specifically enriched in βCX and HES is effective in preventing metabolic syndrome/T2D, highlighting the possible role of βCX and its retinoid bioconversion. A complementary in vitro study on murine macrophages reveals synergistic anti-inflammatory effects of the two phytomicronutrients.

Une approche pluridisciplinaire intégrée a été proposée pour étudier le transfert de la contamination métallique depuis les déchets de l'ancien site minier à Pb-Zn de Jebel Ressas, jusqu'à l'être humain. Nous avons pris en considération à la fois les caractéristiques physico-chimiques de la source, les conditions climatiques et la topographie pour hiérarchiser les vecteurs de la dispersion des métaux à partir des déchets de laverie de l'ancienne mine de Jebel Ressas. Le vecteur éolien est le principal agent capable de disperser les métaux dans toutes les directions, avec des quantités variables pouvant dépasser les normes de la qualité des l'air pour Pb et Cd sur plusieurs centaines de mètres loin de la source. Le transfert hydrique particulaire est assez limité à cause de la topographie douce au tour des terrils de déchets. Le transfert en solution est négligeable grâce à l'environnement carbonaté. L'investigation sur le risque des métaux pour la santé humaine au village de Jebel Ressas montre d'abord que, d'une part l'environnement carbonaté et d'autre part le pH neutre des fluides physiologiques dans le corps humain, limitent le passage en solution des métaux et leurs quantités bioaccessibles. Toutefois, Pb et Cd présentent un risque surtout pour les enfants en plus d'un effet cancérigène probable pour toute la population.