Le nonylphénol (4-n-nonylphénol) et le bisphénol A (4,4'isopropylidène-2-diphénol) sont des perturbateurs endocriniens qui ont été détectés dans des échantillons de sang, d'urine, de tissus adipeux et de lait humain. Ces molécules sont biotransformées en métabolites non-toxiques par un processus de glucuronidation. Plusieurs facteurs, incluant la co-exposition avec d'autres xénobiotiques, sont susceptibles de réduire les taux de glucuronidation. Les objectifs de cette étude étaient d'identifier et de caractériser l'impact de 14 médicaments dont la consommation est répandue sur la biotransformation de ces perturbateurs endocriniens. L'identification des interactions a été effectuée en co-incubant des hépatocytes de rat fraîchement isolés avec du nonylphénol ou du bisphénol A, et des médicaments à une concentration 50 fois plus élevée que la concentration maximale (Cmax) reportée chez l'humain suite à une dose thérapeutique. Une inhibition de la biotransformation des polluants a été observée avec la plupart des médicaments. Le naproxène (18,7 mM), l'acide salicylique (24,5 mM), la carbamazépine (1,9 mM) et l'acide méfénamique (1,45 mM) ont inhibé le métabolisme du nonylphénol et du bisphénol A à plus de 50% dans les suspensions d'hépatocytes. La caractérisation des inhibitions observées avec le naproxène, l'acide salicylique et la carbamazépine a été tentée à l'aide de microsomes hépatiques de rat. Le naproxène et la carbamazépine ont inhibé compétitivement la glucuronidation du nonylphénol et du bisphénol A. L'acide salicylique n'a montré aucune inhibition des taux de glucuronidation à une concentration de 1000 µM, suggérant ainsi que d'autres mécanismes d'action sont impliqués dans l'inhibition observée dans les hépatocytes. Des simulations effectuées à l'aide d'un modèle pharmacocinétique à base physiologique ont démontré que des niveaux thérapeutiques de naproxène peuvent entraîner une hausse du Cmax et de l'aire sous la courbe de la concentration de bisphénol A chez l'humain d'environ 1,8 fois (en assumant un Ki similaire chez le rat et l'humain). En conlusion, cette étude démontre que plusieurs médicaments peuvent inhiber la détoxication de polluants comme le nonylphénol et le bisphénol A. L'analyse de risque pour les polluants environnementaux doit donc prendre en compte la consommation de médicaments comme facteur pouvant hausser les niveaux internes pour une exposition donnée. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Nonylphénol, Bisphénol A, Médicaments, Biotransformation, Modélisation pharmacocinétique à base physiologique, Interactions.

L'exposition humaine au bisphénol A et aux nonylphénols constitue un problème majeur de santé publique, en conséquence du caractère ubiquitaire de ces molécules et de leur toxicité en tant que perturbateur endocrinien. Leurs dérivés chlorés, formés par chloration lors de l'étape de désinfection de l'eau potable, présentent un effet perturbateur endocrinien jusqu'à 100 fois plus important que les composés parents. Au cours de ce travail nous avons développé des méthodes de dosage sensibles et reproductibles par LC-MS/MS de ces polluants dans l'eau. Le choix de l'isomère 353NP a été discuté et retenu comme substance de référence des nonylphénols. Le bisphénol A et le 353NP ont été retrouvés dans l'eau de surface (en entrée) et dans l'eau traitée (en sortie) de 8 usines de traitement d'eau potable, à des concentrations comprises entre 2,0 et 29,7 ng.L-1 et entre <4,1 et 124,9 ng.L-1 respectivement. Par ailleurs, aucun dérivé chloré n'a été détecté. Des dosages du bisphénol A et de ses dérivés chlorés réalisés dans 14 eaux du robinet et 4 eaux embouteillées ont montré leur présence dans ces eaux de boisson. Pour évaluer l'imprégnation de la population au bisphénol A et ses dérivés chlorés, nous avons mis au point un dosage ultrasensible de ces molécules par SPE-UPLC-MS/MS dans le lait maternel, validé selon les recommandations internationales. Ces composés ont été retrouvés dans le colostrum de 21 mères avec des concentrations comprises entre <0,40 et 6,12 ng.mL-1. Ces résultats prouvent qu'il existe une origine hydrique de la contamination chez l'homme par le bisphénol A, comme pour ses dérivés chlorés. / Bisphenol A and nonylphenols are widespread industrial chemicals which over the past decade have demonstrated their toxicity as endocrine disruptors. Residual chlorine present in drinking water may react with these compounds to form chlorinated derivatives, which have demonstrated a heightened level of estrogenic activity. In this work, we have comprehensively validated accurate and reproducible methods of quantification measuring these target compounds in water using LC-MS/MS. We have discussed and selected 353NP as the reference material for the analysis of nonylphenols. Bisphenol A and 353NP were found in both surface and treated water samples extracted from eight French drinking water treatment plants, at a level ranging from 2.0 to 29.7 ng.L-1 and from <4.1 to 124.9 ng.L-1, respectively. Neither chlorinated BPA nor chlorinated 353NP was detected. Quantification of bisphenol A and its chlorinated derivatives in 14 tap water samples and 4 bottled water samples showed that those pollutants are present in drinking water. Exposure to bisphenol A and its chlorinated derivatives in the population was investigated through breast milk. We developed a method using on-line SPE-UPLC-MS/MS to quantify these chemicals in breast milk according to internationally accepted guidelines. The target compounds were found in the colostrum of 21 women at concentrations ranging from <0.40 to 6.12 ng.mL-1. Drinking water may consequently constitute a source of human exposure to bisphenol A and its chlorinated derivatives.

Cette thèse s'intéresse à la présence et au devenir de sept alkylphénols et du bisphénol A (BPA) sur le bassin de la Seine qui présente à la fois une partie très urbanisée (la région Île-de-France, IDF) et une autre soumise à une exploitation agricole intense. Elle est organisée autour de quatre approches. Dans une première approche les sources urbaines ont été caractérisées. Pour cela, les rejets des cinq plus grandes stations d'épuration (STEP) d'IDF, les surverses unitaires de temps de pluie (SUTP), les eaux des exutoires pluviaux et les retombées atmosphériques ont été analysées. Cette étude a révélé que le BPA était majoritairement présent dans les sources de temps de pluie (SUTP et eau des exutoires pluviaux) tandis que l'acide nonylphénoxy acétique (NP1EC), un précurseur du 4-nonylphénol (4-NP), est dominant dans les rejets de STEP. Le 4-NP a, lui, été retrouvé dans toutes les sources étudiées à des concentrations avoisinant la centaine de nanogrammes par litre (ng.l-1), témoignant de sa forte dissémination dans l'environnement urbain. Dans un second temps, l'imprégnation du milieu a été considérée au niveau des eaux de surface et des sols, à deux échelles d'observation. La première échelle est le bassin de l'Orgeval, caractéristique d'un petit bassin amont, tandis que la seconde échelle intègre l'ensemble de la région IDF et l'agglomération parisienne. Ces deux échelles ont permis de mettre en évidence une dissémination importante du 4-NP à l'ensemble des matrices naturelles du bassin de la Seine. A l'échelle de l'IDF, l'influence de l'agglomération parisienne a été constatée sur les concentrations de NP1EC et BPA dans la Seine. Puis, la biodégradabilité des composés nonylphénoliques dans la Seine a été déterminée par une approche innovante. Les constantes de biodégradation ont été déterminées directement dans la Seine à l'aide du modèle ProSe (développé par le Centre de Géosciences, Ecole des Mines ParisTech) et de campagnes de prélèvement spécifiques sur le fleuve (suivi d'une masse d'eau). Les constantes de biodégradation simulées dans la Seine présentent de très fortes variabilités en fonction des conditions hydrauliques et climatiques. Après un épisode de bloom algal, les constantes de biodégradation des composés nonylphénoliques se sont avérées 10 à 35 fois supérieures à celles retrouvées en conditions classiquement rencontrées en Seine Enfin, les flux d'alkylphénols et de BPA exportés par la Seine ont été comparés aux flux émis par les sources urbaines au niveau annuel. A l'échelle de 2010, les flux de 4-NP et de BPA émis par l'ensemble des sources urbaines considérées ne sont pas prédominants devant les flux exportés par la Seine à l'aval de l'agglomération parisienne. Ce résultat confirme la dissémination importante du 4-NP et du BPA sur la région IDF en raison de leur forte utilisation depuis les années 1960. Il soulève également plusieurs questions concernant les sources actuelles des flux retrouvés et la contamination observée sur les zones amont du bassin de la Seine. Cette thèse a été effectuée dans le cadre des programmes de recherche PIREN-Seine (Programme Interdisciplinaire de Recherche sur l'ENvironnement de la Seine) et OPUR (Observatoire des Polluants URbains).

Dans le cadre de l'élimination de composés réfractaires contenu dans une matrice complexe, les procédés d'oxydation avancée s'avèrent être une technologie de choix. Cette étude est donc consacrée à la sonolyse et à la photolyse de deux xénobiotiques organiques, le naphthol blue black (un colorant hydrophile, noté NBB) et le nonylphénol (un détergent, hydrophobe et volatil, noté NP), seuls ou en compétition. L'efficacité de la technique ultrasonore de haute fréquence (278 kHz) a été testée sur les molécules cibles et leur mélange. La décoloration du NBB est effective après 180 min de traitement et s'accompagne d'une minéralisation de 23% alors que le NP se dégrade après 120 min. L'effet des paramètres a été étudié, tels que la puissance ultrasonore, la concentration du substrat, le pH, les ions inorganiques (bicarbonates et phosphates) et la compétition. Ainsi dans le mélange, la présence du NBB n'a pas d'influence sur la disparition sur NP tandis que la décoloration du NBB est affectée par la présence du NP. Cependant, la présence des ions bicarbonates dans le mélange permet par l'intermédiaire des radicaux carbonates de contrebalancer l'effet inhibiteur du NP. L'utilisation de la photolyse directe a fait l'objet de la deuxième partie de ce travail, ce qui a permis de faire une étude comparative des deux techniques. Il a été montré que la sonochimie, fort de sa capacité à produire abondamment les radicaux HO•, est plus adaptée au traitement des effluents relativement plus concentrés. De plus, la sonochimie permet de mettre en valeur les ions inorganiques, constituants naturels de l'eau pour minimiser l'effet inhibiteur de la matrice. Ensuite, l'efficacité de certains Procédés d'Oxydation Avancée (POA) sur l'élimination des xénobiotiques sus-mentionnés a été testée et les résultats obtenus ont donné lieu à l'ordre suivant : UV < UV/H2O2 < Fe2+/H2O2 < UV/Fe2+/H2O2. / Within the framework of the destruction of refractory organics contained in a complex aqueous matrix, the advanced oxidation processes appear to be a first class technology. So this survey is dedicated to the sonolysis and the photolysis of two organics, namely the naphthol blue black (an acid azo-dye, hydrophilic, noted NBB) and the nonylphenol (a detergent, hydrophobic et volatile, noted NP), single or in competition. High frequency (278 kHz) ultrasound is found to be efficient. NBB decolorization is effective within 180 min and its mineralization reaches 23% while NP is degraded for 120 min. Different parameters were studied, such as ultrasound power, substrate concentration, pH, inorganic ions (bicarbonate and phosphate), and competition. In the NBB/NP mixture, NBB has no influence on the NP degradation whereas NP has a strong effect on the NBB decolorization. Nevertheless, the presence of bicarbonate ions in the mixture reduces the negative effect of NP, thanks to the formation of carbonates radicals. Direct photolysis is the topic of the second part of this study, so as to make a comparison of these two oxidative techniques. It was emphasizes that sonolysis is most adapted for the treatment of more concentrated pollutant, because of the intense production of HO• radicals. Moreover sonolysis is relevant when inorganic ions are present in the mixture, in order to minimize the competition between organics. Then the efficiency of different AOP was tested for the two target pollutants; results can be organized according the following: UV < UV/H2O2 < Fe2+/H2O2 < UV/Fe2+/H2O2.

Les perturbateurs endocriniens (PE) sont des polluants environnementaux naturels ou fabriqués par l'Homme capables d'interférer avec les systèmes hormonaux endogènes. Parmi ces molécules, le di(2-éthylhexyl) phtalate (DEHP) et le nonylphénol (NP) sont très répandus dans les produits du quotidien et figurent sur la liste des Substances Prioritaires de l'eau. Cependant, peu d'études s'intéressent au contrôle central de la reproduction suite à l'exposition adulte et à de faibles doses de ces PE. L'exposition chronique de souris mâles adultes à ces PE seuls ou combinés montre des altérations à des doses proches de l'exposition environnementale humaine et de la dose journalière tolérable. Nous avons constaté une diminution de l'émission des vocalisations ultrasonores (USV) et de l'attraction des femelles par les mâles exposés au DEHP. Ceci a pu être relié à une diminution de l'expression du récepteur des androgènes dans l'aire préoptique médiane, région clé dans l'expression du comportement sexuel mâle. Ces effets ont été inversés lors de l'arrêt de l'exposition au DEHP. L'exposition au NP augmente l'émission des USV et les nombres de montées, d'intromissions et de poussées pelviennes avant d'atteindre l'éjaculation. Par ailleurs, l'exposition au mélange provoque des altérations comportementales différentes de celles observées pour les molécules isolées. Ces résultats ont permis de mettre en évidence une vulnérabilité du circuit neural régulant l'expression du comportement sexuel à l'exposition à ces PE. Des cibles moléculaires ont également pu être identifiées, particulièrement pour le DEHP, aidant ainsi à la compréhension de leur mode d'action dans le système nerveux central / Endocrine disruptors are natural or man-made environmental pollutants capable of interfering with endogenous hormonal systems. Among these molecules, phthalates and particularly di(2-éthylhexyl) phtalate (DEHP) and nonylphenol are widely present in everyday products and classified as priority substances in the Water Framework Directive. These two molecules are highly studied but few publications address the neural control of reproductive behaviors following adult exposure to low doses of these molecules.Chronic exposure of adult male mice to these two molecules, alone or in combination, showed behavioral alterations at doses close to human environmental exposure and tolerable daily intake. We observed a decreased emission of ultrasonic vocalisations and attraction of receptive females by males exposed to DEHP. These behavioral alterations were related to down-regulation of the androgen receptor in the medial preoptic area, the key region involved in the expression of male sexual behavior. These behavioral and molecular effects were reversed by DEHP exposure arrest. Adult exposure to NP increased the emission of ultrasonic vocalisations and number of mounts, intromissions and pelvic thrusts, without any amelioration of sexual behavior. Interestingly, exposure to both molecules caused behavioral alterations, which are are different from those observed for each molecule alone.Altogether, these results highlight the vulnerability of the neural circuitry underlying sexual behavior to exposure to these molecules. Furthermore, molecular targets have been identified, particularly for DEHP, thereby helping to understand their mode of action in the central nervous system.