Trois micro-systèmes ont été développés pour la détection des polluants dans l'environnement. Un système microfluidique basé sur l'extraction en phase solide et sur une détection fluorimétrique a été mis en point pour la détermination de traces de Pb2 + dans l'eau potable. Le mécanisme et la cinétique chimique de la complexation entre le senseur et le plomb ont été étudiés en détail. Un autre dispositif pour la détection des ions de métaux lourds est un capteur optofluidique basé sur une microcavité laser. Une grande attention est portée sur la recherche de matériaux efficaces pour élaborer la microcavité. Les copolymères biblocks ont été choisis dans notre étude. Le troisième dispositif est l'électrophorèse capillaire miniaturisée avec une détection électrochimique pour l'analyse des perturbateurs endocriniens (PE) dans les eaux usées. Tous ces dispositifs ont de bonnes performances et ils sont à la base de futures appareils miniaturisés pour l'analyse sur le terrain.

Les réseaux neuroendocrines qui contrôlent la reproduction sont mis en place pendant le développement sous l’action des stéroïdes sexuels endogènes. Toute perturbation de l’équilibre hormonal pendant ces phases critiques pourrait être à l’origine de troubles de la fonction de reproduction chez l’adulte. Ce travail vise à identifier l’impact d’une exposition développementale à un oestrogène de synthèse, l’éthinyloestradiol (EE2), sur les réseaux neuroendocrines et les conséquences physiologiques et comportementales chez l’adulte et sa descendance. Nos résultats ont montré que l’EE2 induit des perturbations des comportements sexuels chez les mâles et chez les femelles et une modification des réseaux hypothalamiques à GnRH et des neurones à calbindine qui contrôlent la physiologie et les comportements reproducteurs. Nous avons également montré que certains effets de l’EE2 sont transmis jusqu’à la quatrième génération, mettant ainsi en évidence le caractère transgénérationnel de ces perturbations. Ces résultats mettent en évidence la sensibilité des réseaux neuroendocrines aux perturbateurs endocriniens et la nécessité de prendre en compte ces paramètres dans l’évaluation de leurs effets sur la santé et la reproduction. / Neuroendocrine networks controlling reproductive function are established during development by the action of endogenous sex steroids. Any disturbance in the hormone balance during these critical phases may cause several disorders in reproductive function in adulthood. This work aims at identifing the consequences of a developmental exposure to the synthetic pharmaceutical estrogen ethinylestradiol (EE2) on the neuroendocrine and behavioral outcomes of the reproductive function in adult individuals and their offspring. Our findings showed that EE2 induced disturbances of sexual behaviors in males and females and modified the GnRH and the calbindin hypothalamic networks of exposed animals. We also showed that some effects of EE2 were transmitted up to the fourth generation, pointing out the transgenerational character of certain effects. All these results highlight the sensitivity of neuroendocrine networks to endocrine disruptors and the need to consider these parameters in assessing their effects on health and reproduction.

L’un des plus importants défis de la toxicologie est de pouvoir extrapoler les résultats issus des différentes phases de l’analyse du risque sanitaire à partir de systèmes expérimentaux vers les populations humaines. Dans ce contexte, les techniques globales dites "omiques" sont de plus en plus utilisées pour caractériser les différents états des systèmes biologiques. Ainsi, la toxicogénomique permet non seulement d’étudier les mécanismes d’action des composés, d’identifier des marqueurs d’exposition, mais aussi de générer des signatures moléculaires à potentiel prédictif. En effet, des composés ayant des signatures moléculaires semblables ont également de forts risques de présenter les mêmes effets toxicologiques. L’objectif de cette thèse est d’appliquer ce concept de manière systématique, en explorant les données publiées et disponibles dans les banques dédiées à la toxicogénomique via des modèles statistiques multivariés. Ces analyses ont pour objectif de permettre le regroupement et donc la classification des composés sur la base des gènes dont ils affectent l’expression. L’appartenance de produits toxiques bien caractérisés aux classes ainsi constituées permet alors d’émettre des hypothèses quant à la toxicité des autres composés. Un jeu de données quantitatives intégrant 18 études réalisées avec la même technologie de puce à ADN et chez une seule espèce a été assemblé. De ce jeu de données, 3022 signatures toxicogénomiques correspondant à 452 composés différents ont été obtenues. Des approches de classification non supervisées afin de définir des classes de traitements induisant des altérations transcriptionnelles proches ont été mises en place. 95 et 104 classes ont été obtenues en fonction des méthodes utilisées. Finalement, une attention toute particulière a été portée sur les potentiels nouveaux perturbateurs endocriniens et xénobiotiques reprotoxiques sur-représentés dans trois classes spécifiquement. 22 composés sont en cours de test sur une lignée cellulaire humaine exprimant les enzymes de la stéroïdogenèse (NCI-H295R) pour évaluer leur potentiel effet perturbateur endocrinien. L’ensemble de ce travail a ainsi permis de démontrer la pertinence de nos approches de toxicogénomique pour la prédiction des effets toxiques de composés testés dans d’autres organes et/ou chez d’autres espèces. Il se poursuit à l’heure actuelle par la mise en place d’une base de données, TOXsIgN, permettant l’hébergement et l’accès à l’ensemble de signatures de toxicogénomique générées dans ce projet. De même, mon travail a également permis la mise en place de plusieurs outils dédiés à la toxicologie prédictive et à la visualisation de données, tels que le navigateur de génomes comme le ReproGenomics Viewer (RGV). / The core aim of my thesis project is to develop predictive toxicology approaches based on the integration of massive toxicogenomics datasets using bioinformatics and biostatistics methodologies. Specific objectives include: (1) classification of chemicals based on toxicogenomics signatures, i.e. the set of genes whose expression is known to be positively or negatively altered after exposure to these compounds; (2) the association of the resulting classes with human disorders or deleterious phenotypes based on the well-known toxicants present in those classes; (3) the prediction of novel reprotoxicants and/or endocrine disruptors based on toxicogenomics signature similarities with known chemicals affecting testis development and function. The assembled toxicogenomics dataset contains 23,657 samples covering 7092 experimental conditions (one chemical, one dose, one exposure time, one tissue) for 541 chemicals in seven distinct tissues in the rat from 18 different studies. From this dataset, 3,022 experimental conditions corresponding to 452 distinct compounds are associated to a toxicogenomics signature containing more than ten genes showing an altered expression pattern after exposure. Using unsupervised classification methods, 95 chemical clusters were defined showing close toxicogenomics signatures. The phenotype association analysis using data extracted from de Comparative Toxicogenomics Database (CTD) allowed us to identify three clusters significantly enriched in known endocrine-disrupting chemicals. Currently, 22 compounds are being tested on a human cell line expressing the enzymes of steroidogenesis (NCI-H295R) to evaluate their potential endocrine disrupting effects. These researches allowed us to demonstrate the relevance of integrating massive toxicogenomics datasets to predict adverse effects of compounds tested in different organs. It is currently being pursued through the development of a novel repository, TOXsIgN. This resource provides a flexible environment to facilitate online submission, storage and retrieval of toxicogenomics signatures by the scientific community. Similarly, the current PhD project also yielded to the implementation of several tools dedicated to predictive toxicology and data visualization including the ReproGenomics Viewer (RGV).

Les maladies chroniques de l’adulte (maladies cardiovasculaires, cancers, maladies respiratoires et diabète) tuent chaque année dans le monde 38 millions de personnes dont 16 millions avant l’âge de 70 ans. Jusqu’aux années 1990, l’origine de ces pathologies étaient associée au style de vie de l’individu : consommation de tabac, d’alcool, l’inactivité physique et un régime alimentaire déséquilibré. Depuis l’élaboration du concept de DOHaD, identifiant les origines développementales de la santé et des maladies, de nombreuses données montrent que les maladies chroniques de l’adulte ont, en partie, une origine très précoce pendant la période péri conceptionnelle (in utero, premières années de la vie). L’exposition, à cette période, à des déséquilibres alimentaires, des toxiques, des produits chimiques synthétiques perturbant les hormones endogènes (perturbateurs endocriniens, PEs) pourra impacter l’organisme en développement via des modifications épigénétiques qui retiennent la mémoire des facteurs environnementaux auxquels sont soumis les individus. Toutefois, les phénotypes et les mécanismes impliqués sont encore loin d’être décryptés. Au cours de ce travail de thèse, nous nous sommes intéressée aux effets développementaux sur la prostate. En effet, le cancer de la prostate (CaP) est la deuxième cause de cancer et la 5° cause de mort par cancer dans le monde. Les données de la littérature montrent que les déséquilibres alimentaires (régime riche en graisse, HFD) et les PEs œstrogèno-mimétiques sont des facteurs de risque pour ce cancer. Nous avons développé un modèle expérimental de rats (jeunes adultes, 90 jours post-natal) exposés pendant la gestation jusqu’au sevrage à un HFD (60% de graisses), ou à un estrogène (estradiol benzoate, EB) pendant la période néonatale, ou bien à la combinaison des deux, pour explorer les effets sur la prostate (lobe ventral). L’exposition péri natale à l’EB ou à la combinaison EB+HFD diminue le poids de la prostate adulte. Cette anomalie est associée à une inflammation de la prostate modérée (HFD), importante (EB) ou massive (EB+HFD). L’infiltrat est composé essentiellement de macrophages et de lymphocytes T. Cette inflammation est associée à une augmentation dans la prostate du taux de cytokines pro-inflammatoires TNFa, CCL2/MCP1 (EB) mais aussi IL-6 (EB+HFD) ainsi qu’à une dérégulation de l’inflammasome NLRP3. NLRP3 est activé de façon chronique puisque l’on observe une sur expression de ses substrats IL-1b et IL-18. En conclusion, nous montrons que l’exposition péri conception à un estrogène ou à la combinaison RRG+EB programme des lésions prostatiques chez l’animal adulte. Chez l’homme, il est suggéré que des lésions inflammatoires chroniques (atrophie proliférative inflammatoire) seraient, comme pour d’autres organes, une première étape vers le début de la carcinogenèse. Ainsi, notre modèle expérimental permettrait l’étude des étapes précoces de la tumorigenèse prostatique. / Non-communicable diseases (NCDs) including cardiovascular diseases, cancers, respiratory diseases and diabetes kill 38 million people worldwide every year, 16 million of them before the age of 70. Until the 1990s, the origin of these pathologies was associated with the lifestyle of the individual: consumption of tobacco, alcohol, physical inactivity and an unbalanced diet. Since the development of the concept of DOHaD, identifying the developmental origins of health and disease, number of evidence showed that NCDs have, in part, an early origin during the peri-conception period (in utero, first years of life). Exposure during this period to food imbalances, toxic chemicals, synthetic chemicals disrupting endogenous hormones (endocrine disruptors, EDCs) may impact the developing body through epigenetic changes imprinted by the environmental factors to which individuals are exposed. However, the phenotypes and mechanisms involved are still far from being decrypted. During this thesis, we focused on developmental effects on the prostate. In fact, prostate cancer (PCa) is the second leading cause of cancer and the fifth leading cause of death by cancer in the world. Data from the literature shows that dietary imbalances (High Fat Diet, HFD) and estrogen-like EDCs are risk factors for this cancer. We developed an experimental model of rats (young adults, 90 days postnatal) exposed during pregnancy until weaning to HFD (60% fat), or estrogen (estradiol benzoate, EB) during the neonatal period, or a combination of both, to explore the effects on the prostate (ventral lobe). Peri-natal exposure to EB or EB + HFD reduces the weight of the adult prostate. This abnormality is associated with low (HFD), moderate (EB) or massive (EB + HFD) prostate inflammation. The infiltrate is composed mainly of macrophages and T lymphocytes. This inflammation is associated with an increase in the prostate of pro-inflammatory cytokine TNFa, CCL2 / MCP1 (EB) but also IL-6 (EB + HFD) as well as a deregulation of the NLRP3 inflammasome. NLRP3 is chronically activated since its substrates IL1b and IL-18 were over expressed. In conclusion, we show that peri-conception exposure to an estrogen or HFD + EB combination programs prostatic lesions in adult animals. In men, it is suggested that chronic inflammatory lesions (proliferative inflammatory atrophy) would, as for other organs, be a first step towards the onset of carcinogenesis. Thus, our experimental model is relevant for the study of the early stages of prostatic tumorigenesis.

La protéine kinase D1, PKD1, est une sérine/thréonine kinase activée par de nombreux facteurs mitogènes. Les études, menées jusqu’à présent sur les fonctions de PKD1, ont montré qu’elle semble jouer un rôle dans la régulation de plusieurs processus biologiques fondamentaux impliqués dans le développement des tumeurs. Cependant, le rôle précis et les cibles de PKD1 restent largement méconnus. Au cours de ce travail, nous avons tout d’abord démontré que l’inhibition de PKD1 dans les cellules de mélanome inhibe la croissance et la motilité cellulaire, induit l’expression de la E-cadhérine et une diminution de la N-cadhérine. D’autre part, nous nous sommes intéressés au rôle des perturbateurs endocriniens dans les cellules tumorales mammaires et avons démontré que PKD1 est une cible des perturbateurs endocriniens (PE). Les PE, tels que le bisphénol A (BPA) et les phtalates, sont des produits chimiques ubiquitaires de notre environnement. Leur rôle dans la croissance tumorale mammaire est bien documenté. Néanmoins, les mécanismes moléculaires précis par lesquels ces molécules agissent demeurent encore inconnus. Au cours de notre travail, nous avons démontré que ces PE induisent de façon dose-dépendante la prolifération des cellules MCF-7 (cellules d’adénocarcinome mammaire) et que ce processus biologique est dépendant de l’expression de PKD1. Ainsi, l’ensemble de ce travail fait apparaître, d’une part, que PKD1 pourrait être une nouvelle cible thérapeutique anti-tumorale potentielle dans le mélanome et que, d'autre part, PKD1est une cible moléculaire de certains PE dans le cancer du sein. / Protein kinase D1, PKD1, is a serine/threonine kinase which can be activated by mitogens and that regulates various functions involved in the development of tumors. However, its precise role and targets are still unclear. Our study demonstrates that PKD1 inhibition in melanoma cells decreased cell growth and motility, and reversed the E- to N-cadherin switch. On the other hand, we examined the role of endocrine disruptors (EDs) in breast cancer cells and identified PKD1 as a target of these compounds. EDs, such as bisphenol A (BPA) and phthalates, have been found molecular mechanisms are still ubiquitously throughout our environment. Their role in breast tumor growth has been well documented. However, their precisemolecular mechanisms are still unknown. Our study demonstrates that EDs induce dose-dependently MCF-7 cell growth and that this biological process is dependent upon PKD1expression. Thus, this work may define PKD1 as a novel potential anti-tumor therapeutic target in melanoma and identifies PKD1 as a new molecular target of some EDs in breast cancer cells.

Les organes centraux du tractus urogénital sont le testicule et l’ovaire, qui assurent la production de gamètes et d’hormones, et donc la fertilité de l’individu. Ces deux organes, parfaitement distincts et complémentaires, ont pour origine une gonade bipotentielle qui s’engagera vers une trajectoire de différenciation masculine ou féminine au cours de la vie fœtale. Les deux gonades vont par la suite subir plusieurs phases de différenciation et de développement de leurs populations cellulaires, afin d’acquérir leurs fonctions propres qui leur permettront d’assumer leur rôle à l’âge adulte. Depuis plus d’une quinzaine d’années, le concept de syndrome de dysgénésie testiculaire fait état d’un lien entre l’exposition du fœtus à des composés environnementaux et des anomalies du tractus urogénital. Bien que sujette à de vifs débats au sein de la communauté scientifique, cette hypothèse a attiré l’attention de la recherche sur les conséquences de l’exposition des mères aux xénobiotiques sur l’enfant à naître. La différenciation et le développement des gonades fœtales sont gouvernés par des programmes d’expression spécifiques de chaque sexe, dont de nombreuses zones d’ombres subsistent, notamment concernant la fraction non-codante exprimée par le génome humain. La première partie de cette thèse de doctorat présente, pour la première fois, le paysage transcriptionnel contrôlant ces processus complexes entre la 6ième et 17ième semaine de développement chez l’Homme. Grâce à l’avènement des technologies de transcriptomique, il est désormais possible d’identifier et d’observer l’expression des gènes de manière sensible et sans a priori. Le RNA-seq m’a donc permis de décrire de manière exhaustive la dynamique d’expression des gènes, pendant les stades précoces de la différenciation sexuelle, jusqu’aux phénomènes plus tardifs conduisant aux linéages des différentes populations cellulaires spécifiques du testicule et de l’ovaire. Dans une deuxième partie, mon travail de recherche s’est attaché à étudier l’impact de deux perturbateurs endocriniens suspectés, l’ibuprofène et le chlordécone, sur le programme d’expression du testicule fœtal humain. L’utilisation du RNA-seq m’a permis de définir et de comparer la signature toxicogénomique de chaque molécule afin de contribuer à la compréhension de leur mécanisme d’action et d’identifier les populations cellulaires affectées. Enfin, face à l’essor des technologies ultra-haut-débit dans les sciences de la vie, y compris dans les domaines de la reproduction, j’ai activement participé au déploiement d’une nouvelle version du Reprogenomic Viewer dans la dernière partie de ma thèse (http://rgv.genouest.org). Cet outil nternet a pour vocation de centraliser et de rendre accessibles les données de séquençage accumulées au sein de la communauté de la reproduction via des outils de visualisation intuitifs. / Fetal life is a crucial period for sexual reproduction when bipotential gonads differentiate into either a testis or an ovary. Gaining insights into the complex molecular events underlying this process is central to a better understanding of disorders of sexual development. The present work intends to improve the knowledge on molecular pathways at play during gonad development in humans using RNA-sequencing. This project particularly seeks to identify early transcriptional events that may play critical role in the regulatory network driving human sexual differentiation. To address this issue, we defined the transcriptional landscape of fetal human gonads by sequencing total RNA extracted from testes and ovaries between 6 and 17 gestational weeks. The resulting paired-end reads were mapped on the human genome and then assembled into transcripts using the Tuxedo suite. We next defined a high-confidence set of transcripts showing differential expression across samples. Clusters of co-expressed genes were subjected to functional analysis. The analysis of this massive RNA-seq dataset has led to a high-confidence set of 35,194 assembled transcripts; among which 32,391 known and novel isoforms coding genes (mRNAs), 1,209 to long non-coding (lnc) RNAs and 318 to novel unannotated transcripts/genes (NUTs). The dynamic of transcriptional landscape occurring during human fetal gonads development has been described and new genes and interesting candidates, including new genes, have been highlighted as potential key genes governing this biological process. The second interest of this work was the study of the impact of two endocrine disruptors, ibuprofene and chlordecone, on human fetal testis using RNA-seq. The transcriptional alteration induced by these compound in the gonad allowed a deeper understanding of their mechanisms of action of endocrine disruption. The last part of this work was the development of a new version of the ReproGenomics Viewer (http://rgv.genouest.org), a web tool dedicated to the integration and accumulation of sequencing data from studies performed in the field of reproduction.

Durant ma thèse, j’ai étudié l’implication d’un variant du récepteur aux œstrogènes α, ERα36, dans l’initiation et la progression du cancer du sein. Au laboratoire, son expression dans les cancers testiculaires avait été montrée comme étant inductrice de la prolifération cellulaire in vitro et in vivo après une exposition à un mélange de polluants environnementaux, considérés comme perturbateurs endocriniens oestrogéno-mimétique : les alkylphénols. Une analyse rétrospective d’échantillons de tumeurs mammaires a montré, par la modélisation de réseaux d’interactions géniques, que l’expression d’ERα36 était corrélée avec l’expression de marqueurs de migration cellulaire, caractéristiques de la progression tumorale. La surexpression d’ERα36 par transfection in vitro et dans un modèle unique de souris Knocked In exprimant ERalpha36 dans la glande mammaire ont montré qu’ERα36 est suffisant pour altérer le phénotype épithélial des cellules mammaires saines. Une exposition aux alkylphénols qui stimulent son expression endogène accentue les altérations cellulaires observées et contribue à l’acquisition transgénérationnelle de propriétés relatives à une transformation tumorale. Les analyses de ce projet pluridisciplinaire se sont appuyées sur des expertises biologiques, mathématiques et bioinformatiques et ont permis de mettre en évidence pour la première fois le rôle potentiel d’ERα36 dans l’initiation tumorale et de confirmer son implication dans la progression du cancer du sein. Enfin, nous avons montré que l’exposition à des doses environnementales d’alkylphénols lors de la période de périnatalité peut conduire à une modification transgénérationnelle de la différenciation de la glande mammaire sous le contrôle d’ERα36 et ainsi augmenter le risque de cancer mammaire / This work was dedicated to study how a variant of estrogen receptor α, ERα36, acts in initiation and progression of breast cancer. In the laboratory, his expression in testicular cancer was shown to stimulate cell proliferation in vitro and in vivo after environmental pollutant exposure. The compounds studied, the alkylphenols, are endocrine disruptors, interfering with normal estrogen signaling. Gene interaction network modelling from retrospective analysis of breast cancer samples showed that ERα36 expression was correlated with the expression of cell migration markers, typical of tumor progression. In vitro ERα36 overexpression and in a unique mouse Knocked In model, expressing ERα36 in the mammary gland, showed that ERα36 is sufficient to alter epithelial phenotype of normal breast cells. Alkylphenols exposure, that stimulated ERα36 endogenous expression, increased cellular alterations and contributed to transgenerational acquisition of properties related to neoplastic transformation. Analysis of this multidisciplinary project were based on biological expertise, mathematics and bioinformatic tools. These results enabled to highlight for the first time the potential role of ERα36 in tumor initiation and confirmed his involvement in breast cancer progression. Finally, we showed that exposure to environmental doses of alkylphenols during the perinatal period can lead to transgenerational modification of mammary gland differentiation under ERα36 control and eventually may increase breast cancer risk

Les perturbateurs endocriniens (PE) font l’objet d’une controverse scientifique à l’heure actuelle car, pour certains scientifiques, ces molécules n’auraient pas de seuil de toxicité et agiraient à de très faibles concentrations. Cette particularité proviendrait du fait que les PE, quelles que soient leurs origines, agissent sur les hormones et leurs récepteurs. A ce titre, ils seraient assujettis aux mêmes règles que les hormones endogènes. Leurs effets à de très faibles doses s’expliqueraient par la sensibilité des récepteurs hormonaux aux faibles fluctuations de concentrations. L’absence de seuil d’effet pour les PE s’expliquerait par différents mécanismes, dont des différences d’affinité suivant la concentration entre substrat et récepteur, qui engendreraient des effets doses non monotones. Un certain nombre de revues remettent en cause ces hypothèses et les observations qui les accompagnent. Elles indiquent notamment le fait que ces données manquent de répétitions, qu’elles sont principalement issues d’études in vitro ou sur des modèles d’organismes en développement et non-nécessairement misent en perspective avec des effets toxiques pour l’organisme. Ainsi ces données ne seraient pas suffisantes pour statuer dans ce débat.Dans ce contexte, afin d’apporter de nouvelles données expérimentales au débat, nous avons cherché à caractériser les effets aux faibles doses d’un PE de référence, le flutamide (FLU), sur l’appareil reproducteur du rat mâle adulte. Pour ce faire, nous avons conduit trois études successives au cours desquelles nous avons exposé des rats Wistar de 7 semaines à une large gamme de doses de FLU. La dose la plus forte est connue pour induire des lésions testiculaires et une atrophie de la prostate. Les autres doses correspondent à la NOAEL définie dans une étude publiée précédemment, et à cette valeur divisée par 10, 100 et 1000, ce qui correspond à des faibles doses selon la définition de l’OMS. Pour chaque étude, chaque groupe était composé de 16 animaux gavés quotidiennement pendant 28 jours. Ces études ont permis d'explorer différents paramètres. Dans le cadre de la caractérisation du mode d'action du flutamide sur le testicule (Exposition --> blocage des récepteurs aux androgènes de l'hypophyse --> augmentation de la LH circulante --> prolifération des cellules de Leydig --> Hyperplasie), nous avons montré que, pour chaque évènement clé, l’effet dose est monotone et qu’il est possible de définir un seuil. Par ailleurs, nous proposons le Pdgfd, un facteur de croissance, comme médiateur de l’effet mitogène de la LH sur les cellules de Leydig.Pour la prostate, le mode d'action du flutamide n’étant pas complètement élucidé à ces niveaux de doses, le travail a été plus exploratoire. Afin d'expliquer, aux niveaux moléculaire et cellulaire, l'origine de la baisse du poids des prostates induites par le flutamide dès 1 mg/kg/j, nous avons exploré trois hypothèses: (1) l'augmentation de l'apoptose, avec un test d'activité des caspases 3 et 9 qui montre une activité supérieure pour le groupe forte dose de 10 mg/kg/j de flutamide, (2) la diminution de la prolifération, avec un marquage ki67 qui ne montre pas de différence entre le groupe témoin et la forte dose, et enfin (3) la baisse de la fonction de sécrétion de la prostate, évaluée par un western blot dirigé contre la probasine qui montre une baisse de sa production. Dans le même temps, nous avons montré, au niveau des transcrits hépatiques (RT-qPCR), que le flutamide exerce un effet-dose monotone sur certaines enzymes impliquées dans le métabolisme des xénobiotiques. En conclusion, dans ce modèle, pour l'ensemble des paramètres explorés, sur le testicule, l’hypophyse, la prostate, le sang et le foie, nous n'avons observé que des effets à seuil et aucun effet non monotone. / The dose-response characterization of Endocrine disrupting chemicals (EDCs) toxicity is an on-going debate which is controversial when exploring the nature of the dose-response curve and the effect at the low concentration. A part of the scientific community, suggests these molecules have no toxicity threshold and act at very low concentrations. This assumption stems from the fact that EDCs, whatever their origins, act on hormones and their receptors. As such, they would be subject to the same rules as the endogenous hormones. Effects at very low doses could be explained by the sensitivity of the hormone receptor to small fluctuations in concentrations. The lack of threshold for EDCs may be explained by different mechanisms, including affinity differences according to concentrations between substrate and receptor, which would generate non-monotonic dose-responses. A number of reviews challenge this assumption and the linked observations. They argue that the data are missing replication; they are mainly from in vitro studies or conducted in developing models and not-necessarily associated with toxic effects on the organism. Thus, these data are not sufficient to rule in this debate.In this context, in order to provide new experimental data to this debate, we worked to characterize the effects at low doses of a reference EDCs, flutamide (FLU) on the reproductive system of adult male rats. In that aim, we conducted three successive studies exposing Wistar rats of 7 weeks at a wide range of Flu doses. The highest dose is known to induce testicular damage and atrophy of the prostate gland. Other doses correspond to the defined NOAEL in a study published earlier, and to this value divided by 10, 100 and 1000, corresponding to low doses according to the WHO definition. For each study, each group consisted of 16 animals exposed daily by gavage for 28 days. During characterization of flutamide mode of action on the testis (Exposition -> androgen receptors blocking in the pituitary gland -> increase in circulating LH -> Leydig cells proliferation -> Leydig cells Hyperplasia), we have shown that for every key event, dose-response curve is monotonous and we were able to define a threshold. Furthermore, we suggest that the Pdgfd, a growth factor, mediates the mitogenic effect of LH on Leydig cells.In the prostate gland, the mode of action of flutamide is not completely elucidated at these dose levels, so the work was more exploratory. To explain, at the molecular and cellular levels, the origin of prostate atrophy induced by flutamide from 1 mg/kg/day, we explored three hypotheses: (1) the increase in apoptosis, with a caspases 3 and 9 activity test, which shows a higher activity for the high dosage group of 10 mg/kg/day of flutamide, (2) the decreasing of epithelium proliferation, with Ki67 marker which shows no difference between the control group and the high dose, and finally (3) the decrease in prostate secretory function, assessed by western blot against the Probasin which shows a drop in production.At the same time, we have shown in liver that flutamide has an effect on enzymes involved in the metabolism of xenobiotics with monotonic dose-response.In conclusion, in this model, for all investigated parameters on the testis, pituitary, prostate, blood and liver, we only observed threshold effects and no non-monotonic dose-responses.

Le cancer de la prostate (CaP) est la pathologie tumorale la plus fréquente chez les hommes dans les pays occidentaux. L’âge avancé, les origines ethno-géographiques et la présence d’antécédents familiaux de CaP sont les principaux facteurs de risque clairement établis. Les expositions aux substances chimiques issues de l’activité humaine, en particuliers ceux présentant des propriétés hormonales (perturbateurs endocriniens), sont suspectées. L’objectif général cette thèse est d’étudier le rôle de certains polluants universels présentant des propriétés hormonales, tels que le DDE (principal métabolite du DDT) et les PCBs, ainsi que celui des polymorphismes de gènes codant pour des enzymes intervenant dans le métabolisme des xénobiotiques (GSTM1, GSTT1) et des œstrogènes (CYP17, CYP19, CYP1B1, COMT, UGT1A1) dans la survenue du CaP ou de sa récidive après traitement par prostatectomie radicale. Ce projet s’appuie sur les données obtenues lors de l’étude cas-témoins en population générale en Guadeloupe (KARUPROSTATE) et de la file active des cas traités par prostatectomie radicale. / Prostate cancer (PCa) is the most frequent type of cancer in Western countries. Advanced age, ethno-geographic origin and the presence of a family history of CaP are the main clearly established risk factors. The effects of exposure to synthetic chemicals with hormonal properties, also called endocrine disruptors (EDCs), on PCa are also are suspected. The main objective of this thesis is to evaluate the relationships between plasma concentration of persistent organochlorine pollutants with hormonal properties, such as DDE (the main metabolite of DDT) and PCBs as well polymorphisms of selected genes involved in xenobiotic (GSTM1, GSTT1) and estrogens (CYP17, CYP19, CYP1B1, COMT, UGT1A1) metabolism, and the occurrence of PCa or its recurrence after treatment with radical prostatectomy. This project is based on data obtained from the population-based case-control study (KARUPROSTATE) in Guadeloupe and from cases treated by radical prostatectomy.

Contexte : Les phtalates et les phénols sont des perturbateurs endocriniens. Les données concernant leurs effets sur la croissance fœtale et durant l'enfance sont limitées et suggèrent un effet dépendant du sexe de certains phénols sur le poids de naissance. Une des limites de ces études est l'estimation de l'exposition, basée sur la mesure de leurs concentrations dans un petit nombre d'échantillons d'urine maternelle. En raison de la faible persistance de ces composés chimiques dans l'organisme, les concentrations urinaires varient dans le temps. Les concentrations dosées dans d'autres matrices comme le liquide amniotique pourraient être pertinentes pour estimer l'exposition fœtale.Objectifs : Les objectifs de la thèse étaient : 1) d'étudier les impacts potentiels de l'exposition prénatale aux phénols et aux phtalates sur la croissance du fœtus et de l'enfant ; 2) de caractériser la variabilité des concentrations urinaires de phénols au long de la grossesse et de comparer les concentrations de phénols dosées dans le liquide amniotique et l'urine maternelle recueillis le même jour ; 3) de caractériser le biais et l'impact sur la puissance statistique de l'utilisation d'un faible nombre d'échantillons urinaires pour estimer les expositions. Méthodes : Les associations entre les phénols, les phtalates et la croissance ont été étudiées parmi un sous-effectif de la cohorte mère-enfant EDEN ayant accouché de garçons (n =520). La croissance fœtale a été estimée à l'aide d'échographies réalisées pendant la grossesse et de mesures à la naissance. La croissance postnatale a été modélisée à partir de mesures répétées normalisées, réalisées entre la naissance et 3 ans. Les biomarqueurs d'exposition aux phtalates et phénols ont été dosés dans les urines maternelles recueillies une fois pendant la grossesse. La variabilité des concentrations urinaires de phénols et la correspondance avec les concentrations mesurées dans le liquide amniotique ont été étudiées chez 71 femmes enceintes recevant une amniocentèse au centre médical Mount Sinaï (NY, États-Unis). Un échantillon d'urine maternelle a été recueilli le jour de l'amniocentèse, et à deux autres reprises pendant la grossesse. L'étude concernant les biais est basée sur des données simulées. Résultats : Les concentrations de triclosan étaient négativement associées à tous les paramètres de croissance mesurés à la troisième échographie (p ≤ 0,16) et avec la périmètre crânien à la naissance (β = - 1,4 mm, IC 95%; -2.8; 0.0). Les parabènes étaient associés positivement avec le poids à la naissance (p < 0,05). Le méthyle et propyle parabènes étaient aussi positivement associés au poids et à la circonférence abdominale à 3 ans (p-valeurs comprises entre 0,02 et 0,14). En ce qui concerne la variabilité des concentrations urinaires pendant la grossesse, les coefficients de corrélation intra-classe (ICC) variaient entre 0,48 et 0,62 pour l'ensemble des phénols sauf le bisphénol A (ICC = 0,11). Seuls la benzophénone-3 et le propyle parabène ont été détectés dans au moins 50 % des échantillons de liquide amniotique. Pour ces composés les concentrations dosées dans l'urine maternelle et le liquide amniotique, recueillis le même jour, étaient positivement associés. Dans le cadre d'une simulation, nous avons estimé que 5 échantillons d’urine étaient nécessaires pour estimer correctement l’exposition aux produits chimiques ayant un ICC de 0,6, tandis que pour des produits chimiques avec un ICC de 0,15, environ 25 échantillons étaient nécessaires.Conclusion : Un seul échantillon d'urine était disponible pour évaluer les expositions des femmes de la cohorte EDEN et nos résultats peuvent être affectés d'un biais résultant d'erreurs de classification des expositions, notamment pour le bisphenol A pour lequel nous avons observé une variabilité importante des concentrations. Néanmoins, notre étude suggérait un effet de l'exposition prénatale à certains phénols sur la croissance pré- et post-natale. / Background: Phthalates and phenols belong to the family of short half-life endocrine disruptors. Data regarding their effects on fetal and early post-natal growth in Human are sparse and suggest a sex-specific effect of some phenols on birth weight. One of the limitations of these studies is exposure assessment usually based on the measurement of their concentrations in a small number of maternal urine samples collected during pregnancy. Because of their low persistence in the organisms and the likely episodic nature of the exposures, urinary concentrations of these chemicals are likely to vary. Chemical concentrations measured in alternative matrix, such as amniotic fluid, might be a relevant dosimeter of fetal exposure.Objectives: Objectives of the thesis were: to study the potential effects of prenatal exposures to phenols and phthalates on pre- and early post-natal growth; to characterize variability in maternal urine concentrations of phenols throughout pregnancy and to compare phenol concentrations in amniotic fluid to those measured in maternal urine collected same day; to characterize the impact of increasing the number of measurements to estimate exposure on bias and statistical power of epidemiological studies.Methods: Associations between phenols, phthalates and growth were studied among a subsample of pregnant women of the French EDEN cohort delivered boys (n =520). We measured fetal growth with ultrasound (three times during pregnancy) and birth measurements. We used standardized measures acquired between birth and 3 years of age to model postnatal growth. We measured biomarkers of phthalates and phenols in maternal urines collected once during pregnancy: 191 women were assessed in 2008 and 410 other women in 2012 (ntot = 601). Variability in phenol urine concentrations and relationship between concentrations measured in amniotic fluid and maternal urine collected on the same day were studied among 71 pregnant women presenting for an amniocentesis at the Mount Sinai Medical Center (NY, USA). Maternal urine was collected at the time of the amniocentesis appointment, and on two subsequent occasions. Urine and amniotic fluid were analyzed for nine phenols.The study aiming at characterizing bias was based on simulated data. Results: Among the subsample of 191 pregnant women from the EDEN cohort, we observed a negative association between dichlorophenols and birth weight and a positive association between benzophenone-3 and birth weight. The associations with dichlorophenols were not replicated in the larger subsample of the EDEN cohort (n = 520). Triclosan concentration was negatively associated with all of the growth parameters measured at the third ultrasound examination (p ≤ 0.16) and with head circumference measured at birth (β = - 1.4 mm, 95% CI; -2.8; 0.0). All of the parabens were positively associated with weight at birth (p < 0.05). These associations remained in childhood for methyl- and propyl-parabens. Regarding the variability in phenol urinary concentrations during pregnancy, the intraclass correlation coefficients (ICC) ranged between 0.48 and 0.62 for all phenols except bisphenol A (ICC = 0.11). Only benzophenone-3 and propylparaben were detectable in at least half of the amniotic fluid samples; for these phenols, concentrations in maternal urine and amniotic fluid were positively associated. In a simulation study, we estimated that 5 samples will be needed to correctly estimate exposure to chemicals with ICC of 0.6, while for chemicals with ICC of 0.15 around 25 samples would be needed.Conclusion: We only had spot urine sample to assess exposure in the EDEN cohort and findings may be affected by exposure misclassification, especially for bisphenol A for which we observed high variability in urine concentrations. Nevertheless, our study lends support to a potential effect of prenatal exposure to some phenols on pre- and early post-natal growth.