L’évaluation de l’exposition aux composés organiques volatils (COV) recourt couramment à l’analyse des métabolites urinaires en assumant qu’aucune interaction ne survient entre les composés. Or, des études antérieures ont démontré qu’une inhibition de type compétitive survient entre le toluène (TOL), l’éthylbenzène (EBZ) et le m-xylène (XYL). Le chloroforme, qui est également un solvant métabolisé par le CYP2E1, se retrouve souvent en présence des autres COV dans les échantillons de biosurveillance. La présente étude visait donc à évaluer si le chloroforme (CHL) peut lui aussi interagir avec ces COV et évaluer ces interactions au niveau de l’excrétion des biomarqueurs urinaires associés, soit l’o-crésol, l’acide mandélique et l’acide m-méthylhippurique pour TOL, EBZ et XYL respectivement. Afin d’obtenir des données humaines, cinq volontaires ont été exposés par inhalation à différentes combinaisons de COV (seuls et mélanges binaires ou quaternaires) où la concentration de chacun des composés était égale à 1/4 ou 1/8 de la valeur limite d’exposition (VLE) pour une durée de 6h. Des échantillons d’air exhalé, de sang et d’urine ont été récoltés. Ces données ont ensuite été comparées aux modèles pharmacocinétiques à base physiologique (PCBP) existants afin de les ajuster pour l’excrétion urinaire. Certaines différences ont été observées entre les expositions aux solvants seuls et les coexpositions, mais celles-ci semblent majoritairement attribuables aux remplacements de participants à travers les différentes expositions. Les valeurs de Vmax pour EBZ et CHL ont été optimisées afin de mieux prédire les niveaux sanguins de ces COV. À l’exception du modèle pour EBZ, tous les paramètres pour l’excrétion urinaire ont été obtenus à partir de la littérature. Les modèles adaptés dans cette étude ont permis de simuler adéquatement les données expérimentales. / Evaluation of volatile organic compounds (VOC) exposure commonly resorts to urinary metabolite analyses, assuming that no interaction occur between coexposed chemicals. However, previous studies have reported competitive inhibition between toluene (TOL), ethylbenzene (EBZ) and m-xylene (XYL). Chloroform, which is also metabolized by CYP2E1, is also often found in human biomonitoring samples along with the mentioned VOCs. The goal of the present study was to evaluate if chloroform (CHL) can interact with previous VOC and to evaluate those interactions at the urinary biomarker excretion level for corresponding metabolites, namely o-cresol, mandelic acid and m-methylhippuric acid for TOL, EBZ and XYL respectively. To obtain human data, five male volunteers were exposed by inhalation to different VOC combinations (single and binary or quaternary mixtures) where concentration of each chemical was equal to 1/4 or 1/8 of the threshold limit value (TLV) for 6h. Exhaled air blood and urine samples were collected. These data were then compared with existing physiologically based pharmacokinetic (PBPK) model predictions for adjustment for urinary excretion. Some differences were observed between single and mixed exposures but they may be mainly related to volunteer replacements throughout experiments. Vmax values for EBZ and CHL were optimized to better fit blood data. Except for EBZ model, all urinary excretion parameters were taken from the literature. Models adapted in the present study adequately simulated experimental data.

Ce rapport de thèse présente l’étude de la technologie des empreintes moléculaires pour le développement de polymères spécifiques et sélectifs envers des biomarqueurs urinaires nucléosidiques du cancer colorectal chez l’Homme. L’objectif principal était de développer des polymères à empreintes moléculaires compatibles aux milieux aqueux en utilisant la technique du « dummy template », l’approche non-covalente and la polymérisation radicalaire en masse. Nous nous sommes concentrés principalement sur la qualité des polymères à partir de leur formulation, c’est-à-dire la spécificité et la sélectivité. Cela a été mené de façon empirique d’abord par la production de poudres issues de polymères monolithiques. Ainsi, pour atteindre les objectifs fixés, nous avons exploré le choix de la molécule « template ». Une étude de modèle est présentée au chapitre 3, en utilisant trois nucléosides 2’,3’,5’-peracétylés comme molécule empreinte dans une approche « dummy template ». Ensuite, en s’appuyant sur la connaissance apportée par le chapitre 3, nous avons développé des polymères à empreintes moléculaires (MIPs) sélectifs de la pseudouridine et de la N7-méthylguanosine dans les chapitres 4 et 5, respectivement, en utilisant la 2’,3’,5’-tri-O-acétylpseudouridine et la 2’,3’,5’-tri-O-acétylguanosine comme templates. L’étude de la rétention des nucléosides recherchés et de leurs analogues structuraux menée par chromatographie en phase liquide et par analyse frontale a permis de déterminer la capacité des différents polymères et de connaître leur comportement dans de l’urine synthétique. Finalement, pour évaluer la possible application de ces polymères dans un échantillon réel, l’urine humaine, la technique de l’extraction sur phase solide à empreintes moléculaires ou MISPE a été développée. Ainsi, une purification sélective des biomarqueurs cibles, tels que la pseudouridine et la N7-méthylguanosine, dans des échantillons d’urines a pu être démontrée. / This thesis report presents the exploration of molecularly imprinted polymer (MIP) technology for developing of a sensitive and selective polymers used in urinary nucleoside biomarker recognition. The main goal was to develop water compatible MIPs prepared by a “dummy template” imprinting technology, using a non-covalent approach and radical-polymerization in bulk. We were focusing mostly on the polymer quality in the formulation (rigidity, stability and repeatability). This was chosen empirically first by production of powders from monolithic MIP. Thus, to accomplish the stated goals, we have explored the choice of the template molecule. A model study presented by Chapter 3, using three 2’3’5’-tri-Operacylateduridine nucleosides as templates in a “dummy” template approach was first developed. Then, applying the knowledge of the type of template choice, we developed a selective MIP for recognition of pseudouridine and N7-methylguanosine in the studies presented in Chapter 4 and Chapter 5 respectively. By using 2’3’5’-tri-O-acetylpseudouridine and 2’3’5’-tri-O-acetylguanosine as templates. Chromatographic methods like HPLC retention and frontal analysis were used in the interest of determining the binding capacity of synthesized polymers, and the behavior in synthetic urine. Finally, to evaluate the possible application of these polymers in urine, molecularly imprinted solid phase extraction (MISPE) was developed. Selective purification of urine samples containing pseudouridine and N7-methylguanosine obtained in the end.

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Le captane est un fongicide utilisé pour prévenir l’apparition de champignons notamment dans la culture de petits fruits. Les travailleurs agricoles québécois cultivant les petits fruits sont susceptibles d’être exposés au captane dans leur milieu professionnel. La biosurveillance de l’exposition au captane couplée à la modélisation toxicocinétique permet une évaluation du risque de ces travailleurs agricoles. Ainsi, cette étude avait pour objectif de documenter la pertinence de l’utilisation des profils temporels de biomarqueurs d’exposition au captane dans l’urine pour évaluer l’exposition individuelle de travailleurs agricoles. À partir des profils d’excrétion urinaire de l’acide 2-thioxothiazolidine-4-carboxylique (TTCA), des informations auto-rapportées durant la période de suivi et d’un modèle toxicocinétique, les doses absorbées de captane pour chaque travailleur ont été estimées et les principales voies d’exposition ont été déterminées. Parmi les six travailleurs ayant appliqué du captane, le TTCA a été détecté dans leurs urines majoritairement après 20 heures post-exposition (moyenne de 30,0 ± 36,1 μmol/mol de créatinine entre 0 - 24 heures). La détection de TTCA semble donc être due à une exposition secondaire à l’application provenant de tâches telles que le nettoyage de l’équipement ou un travail dans les champs traités dans la journée suivant l’application. La simulation des profils temporels des travailleurs à l’aide de la modélisation toxicocinétique suggère une absorption majoritairement par voie orale du captane. Ceci serait compatible avec un comportement main-bouche suite à un contact avec des surfaces contaminées. Selon la modélisation des doses absorbées estimées de captane, la probabilité de dépassement de la dose journalière admissible (DJA) ou Acceptable daily intake (ADI en anglais) est inférieure à 1 (DJA fixée à 0,1 mg/kg pc/jour). L’utilisation de ce fongicide à court terme ne semble pas poser de risque appréciable pour la santé chez la majorité de ces travailleurs, sur la base de la comparaison avec la DJA (ADI). / Captan is a fungicide used to prevent the appearance of fungi especially in the cultivation of small fruit. Agricultural workers in Quebec who grow small fruit are likely to be occupationally exposed to captan. Biomonitoring of captan coupled with toxicokinetic modelling enables risk assessment of these field workers. The aim of this study was to document the relevance of using temporal profiles of biomarkers of exposure to captan in urine to assess the individual exposure of agricultural field workers. Using urinary excretion profiles for 2-thioxothiazolidine-4-carboxilic acid (TTCA), self-reported information during the follow-up period and a toxicokinetic model, the absorbed doses of captan for each worker were estimated. The main routes of exposure were also determined. Among the six agricultural field workers who applied captan, TTCA was detected in their urine mainly after 20 hours post-exposure (mean of 30.0 ± 36.1 μmol/mol creatinine between 0 and 24 hours). The detection of TTCA seems to be caused by secondary exposure to the application arising from tasks such as cleaning equipment or working in the treated fields on the day following application. Simulation of the temporal profiles of workers using toxicokinetic modelling suggests a predominantly oral absorption to captan. This would be compatible with hand-to-mouth behaviour following contact with contaminated surfaces. Based on modelling of estimated absorbed doses of captan, the probability of exceeding the acceptable daily intake (ADI) is less than 1 (ADI set at 0.1 mg/kg bw/day). Short-term use of this fungicide does not appear to pose any appreciable health risk for the majority of these workers based on comparison with the ADI.