In an effort to apply Cumulative Risk Assessment (CRA) as developed by the U.S. EPA, the present study investigates the cumulative risks to Eastern oysters due to multiple stressors such as salinity, temperature and oxygen and carbon dioxide. I also compared the effectiveness of the Hazard Quotient Method (HQ) in CRA. Ambient conditions in the James River, VA were obtained from the Virginia DEQ database and respiratory responses were estimated using values from the literature. The multiple environmental stresses are evaluated using a probabilistic analysis that combines the environmental conditions. It was concluded that salinity was the most influential stressor in the model. Other risks were identified contributing to the vulnerability of the oysters. Crystal Ball simulations yielded that the oxygen uptake of oysters reduced by more than 29%. The HQ method was found to be inappropriate in analyzing cumulative risks for CRA. Oyster populations are dramatically declining in the James River and the Chesapeake Bay. Hence, effective oyster restoration activities are underway to rebuild oyster populations in the James River and throughout the Bay area.

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 composés organiques semi volatils (COSV) sont largement présents dans les environnements intérieurs et sont suspectés d’être repro- ou neurotoxiques, mais peu de données sont disponibles quant à leur toxicité en mélanges. L’objectif de cette thèse est de proposer des indicateurs de toxicité cumulés pour les COSV détectés dans les logements français, dans un cadre d’évaluation des risques sanitaires cumulés. Les COSV ont été regroupés en fonction de leurs modes d’action communs, en lien avec les effets reprotoxiques (diminution de la concentration de testostérone sérique) et neurotoxiques (diminution de la viabilité neuronale). Des benchmark doses (BMD) ont ensuite été estimées par modélisation (modèle de Hill, PROAST, RIVM) des relations dose-réponse de la littérature décrivant la réponse d’intérêt. Des BMD comparables ont pu être estimées seulement pour 6 des 19 COSV reprotoxiques induisant une diminution de testostérone de 10 ou 50 % chez le rat adulte exposé par voie orale. Les facteurs de toxicité relatifs (RPF) estimés à partir des BMD sont sensiblement les mêmes en fonction du niveau de réponse (de 1600 pour le B(a)P à 0,1 pour le BBP), excepté pour le biphénol A qui passe de 7E+6 à 180. Considérant la mort neuronale in vitro, des BMD ont pu être estimées pour 13 COSV neurotoxiques, à partir de données provenant de différentes lignées et espèces. Les BMD équivalent à un niveau de réponse de 10 % s’échelonnent de 0,07 (PCB-153) à 95 µM (diazinon). L’originalité de ce travail repose sur le regroupement de composés de familles chimiques différentes qui constituent des contaminations réelles de notre environnement. Si l’estimation des quelques BMD a été possible à partir des données de la littérature, de nombreuses limites méthodologiques conduisent à émettre des recommandations en particulier sur la standardisation des protocoles expérimentaux et la disponibilité des résultats sous une forme adaptée à la modélisation de la relation dose-réponse. / Semi-volatile organic compounds (SVOCs) are widely present in indoor environments and are suspected to be repro- or neurotoxic but little is known on the health impact on SVOC mixtures. The objective of this work is to derive cumulative toxicity indicators for SVOCs detected in French dwellings in carrying forward a cumulative health risk assessment. SVOCs were grouped according to their repro- and neurotoxic common modes of action (i.e. decrease in serum testosterone concentrations, decrease in neuronal viability). Benchmark doses (BMDs) were then estimated by modeling dose-response relationships from scientific literature (Hill models, PROAST, RIVM). Comparable BMDs were estimated only for 6 of the 19 reprotoxic SVOCs which are responsible to 10 or 50% decrease in testosterone in adult male rats orally exposed. Estimated relative potency factors (RPFs) from BMDs are similar according to the response level (from 1600 for the B(a)P to 0.1 for the BBP), excepted for bisphenol A moving from 7E+6 to 180. For in vitro neuronal death, BMDs were estimated for 13 neurotoxic SVOCs using data from different cell lines and species. BMDs equivalent to a 10% of response range from 0.07 (PCB-153) to 95 µM (diazinon). The originality of this work is the grouping of compounds from different chemical families which we are really exposed to. BMDs estimation from published data was possible but many methodological limitations lead us to put forward recommendations especially on the standardization of experimental protocols and the availability of results in adapted format for dose-response relationship modeling.