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.

Les perturbateurs endocriniens (PE) posent des risques pour la santé Humaine et pour la faune. L’utilisation de tests biologiques basés sur des mécanismes d’action spécifiques permet de caractériser le potentiel PE des substances chimiques dans le cadre de l'évaluation toxicologique, mais les capacités de biotransformation de ces modèles sont rarement prises en compte. Or, le métabolisme conditionne le devenir des xénobiotiques (détoxication vs. bioactivation) et donc in fine l'activité biologique mesurée. Dans ce travail, le devenir de deux contaminants œstrogéniques émergents (benzophénone-2, bisphénol S) a été comparé dans de nouveaux modèles in vitro et in vivo de poisson zèbre (cellules ZELH-zfERs, larve transgénique cyp19a1b-GFP) et des lignées humaines. Nos résultats démontrent que les modèles de poissons zèbres sont métaboliquement compétents et soulignent leur pertinence dans une approche intégrée in vivo/in vitro pour le criblage de l'activité PE des substances chimiques. / Endocrine disruptors (ED) are potentially harmful for Human beings and for wildlife species. Species-specific mechanism-based screening tests nowadays allow characterizing the ED potency of chemicals in the context of their toxicological assessment. However, the biotransformation capabilities of the biological models used are seldom taken into consideration, despite they ultimately condition the fate of the tested xenobiotics (detoxification vs. bioactivation), and, consequently, the biological response. In this work, we examined the fate of two emerging ED (benzophenone-2, bisphenol S) using novel in vitro and in vivo zebrafish models (ZELH-zfERs cells and cyp19a1b-GFP transgenic larvae) as well as human cell lines. Our results demonstrate that the zebrafish models are metabolically competent, and underline their relevance, accuracy and usefulness in an integrated in vivo/in vitro screening approach designed to assess ED's biological activity

L’objectif général de cette thèse concerne la mise en place et l’évaluation d’une approche de type effect directed analysis (EDA), couplant bioessais in vitro et analyses physico-chimiques, pour la caractérisation de la contamination des milieux aquatiques par les perturbateurs endocriniens (PE) et leur identification. De nouveaux outils in vitro ont été développés et intégrés à une approche multi-bioessais pour la détection de polluants émergents afin de permettre un large diagnostic de la contamination par les PE. Parmi eux, le bioessai basé sur le pregnane X receptor humain s’est avéré complémentaire des cibles classiquement étudiées (e.g. récepteurs des œstrogènes (ER), des androgènes (AR) ou des hydrocarbures aromatiques (AhR)). Combinés, ces bioessais ont permis de déterminer des profils intégrés de la contamination inédits dans le sédiment et les eaux de surface, mettant en lumière la nécessité de considérer d’autres cibles biologiques que ER et AhR et de s’intéresser à l’ensemble des compartiments du milieu aquatique pour une meilleure évaluation de la contamination. En particulier, l’utilisation combinée de ces nouveaux outils à des capteurs passifs de type POCIS (polar organic compound integrative sampler) s’est révélée pertinente pour évaluer la contamination de la colonne d’eau par des composés hydrosolubles. Enfin, une démarche EDA, intégrant ces bioessais et des méthodes physico-chimiques d’extraction et de fractionnement adaptées, a été validée pour l’identification des composés détectés. Son application sur deux sites soumis à des contaminations chimiques différentes (mixte urbaine/agricole et pharmaceutique) a permis d’évaluer la contribution des polluants cibles, dont les prioritaires, dans les réponses des bioessais et d’identifier de nouveaux PE. / The aim of this thesis was to develop and to evaluate an effect directed analysis (EDA) approach, combining in vitro bioassays and chemical analysis for the characterization of aquatic systems contamination by endocrine disrupting chemicals (EDCs) and their identification. For integrative contamination assessment, new in vitro tools have been developed and evaluated for the detection of emerging pollutants, and then integrated in a multi-bioassays approach. In particular, the human pregnane X receptor (PXR) based bioassay provided further information on bioactive contaminants and thereby enhanced the environmental diagnostic as regard to classical biological target (e.g. estrogen (ER), androgen (AR) or aryl hydrocarbon receptors (AhR)). Such multi-receptors approach allowed determining novel integrative toxicity profiles in sediment and surface water. Overall, our results demonstrated the need to integrate other biological target than ER and AhR, and to assess contamination partitioning for a better hazard/risk assessment. For such purpose, combined use of polar organic compound integrative sampler and in vitro bioassays provided suitable tools to assess active hydrosoluble chemicals in surface water. Finally, in order to identify the compounds responsible for the detected activities, the multi-receptors approach has been integrated in EDA strategy applied to two river sites under different chemical pressures (urban/agricultural and pharmaceutical). To tackle this challenge, extraction and fractionation methods were developed and evaluated in order to encompass a diversity of active chemicals that are detected by in vitro bioassays. The EDA approach allowed determining partial contribution of priority pollutants in biological responses as well as the identification of new EDCs.

Contexte et objectif : Plusieurs facteurs de risque de cancer ont été identifiés et il a été estimé que plus de 40% des cas dans les pays développés pourraient être évités en modifiant les facteurs de risque connus. L'objectif général de cette thèse était de démontrer que l’intégration de données génomiques et épigénomiques aux données détaillées sur les expositions environnementales et le mode de vie peut être utile pour identifier des biomarqueurs de ces facteurs et contribuer à augmenter notre connaissance de l'étiologie du cancer. Résultats : Dans un premier temps, nous décrivons comment les signatures génomiques et épigénomiques peuvent être utilisées pour identifier des marqueurs d’exposition et déchiffrer l’étiologie du cancer. Ensuite, nous contribuons au débat relatif à l’hypothèse de la chance dans le développement du cancer et démontrons que les mutations induites par le tabagisme sont plus prédictives du risque de cancer que les mutations aléatoires. Nous introduisons un modèle probabiliste pour la simulation de données mutationnelles et comparons la performance des outils d’identification de ces signatures avec des données réelles et simulées. De plus, nous introduisons une nouvelle méthode pour l’identification des signatures mutationnelles. Enfin, nous utilisons les données de méthylation de la cohorte E3N pour étudier le lien entre l'exposition aux retardateurs de flamme bromés et aux composés perfluorés, deux substances classées parmi les perturbateurs endocriniens, et la méthylation de l’ADN sanguin. Globalement, notre étude ne fournit aucune preuve d'altérations globales du méthylome ou d'altérations à l’échelle des CpGs. Cependant, certains résultats suggèrent l’existence d'altérations de la méthylation de gènes impliqués dans des voies biologiques (ex., la réponse aux androgènes) et nécessitent des recherches supplémentaires.Conclusion : Ce travail contribue à la recherche méthodologique portant sur les signatures mutationnelles en introduisant un protocole de mesure de performance et d’identification des signatures mutationnelles pouvant servir de référence à de futures études méthodologiques ou appliquées. Nos recherches sur les signatures mutationnelles et le méthylome démontrent l'utilité de tels outils pour évaluer les expositions et élucider leur rôle dans l'étiologie du cancer. / Context and aim: Several risks factors have been identified for cancer, and it has been estimated that more than 40% of cases in developed countries are preventable through the modulation of known modifiable risk factors. The overall objective of this thesis was to demonstrate that the analysis of genomic and epigenomic data integrated with well-characterised exposure and lifestyle data may be used to identify markers of environmental exposures and lifestyle and may contribute to increase our understanding of cancer aetiology.Results: We first describe how genomic and epigenomic signatures can be used to identify markers of exposure and decipher the aetiology of cancer. Then, we adopt the mutational signatures framework to contribute to the debate about the “bad luck” hypothesis for cancer and demonstrate that tobacco-related mutations are more strongly correlated with cancer risk than random mutations. We introduce a probabilistic model for the simulation of mutational signature data and compare the performance of the available methods for the identification of mutational signatures using both simulated and real data. Additionally, we introduce a new method for the identification of such signatures. Finally, we use methylation array data in an epidemiological study within the E3N cohort to investigate the association between exposure to Brominated Flame Retardants and Per- and polyfluoroalkyl substances, two organic pollutants that are known endocrine disrupting chemicals, and methylation in DNA from blood. Overall, our study does not provide evidence of methylation alterations at the level of the whole genome, in regions or in single CpGs. Suggestive evidence of alterations in the methylation of genes within plausible biological pathways (e.g. androgen response) warrants further investigations. Conclusion: Our work on the methodological aspects of mutational signature research introduces an original framework for measuring the performance of tools for the identification of mutational signatures that may serve as reference for future methodological or applied research. Our applications of both mutational signature and methylome research demonstrate the usefulness of such tools to assess exposures and elucidate their role in cancer aetiology.

Les bisphénols et les phtalates sont des contaminants environnementaux ubiquitaires du fait de leur utilisation massive dans la fabrication de divers produits de consommation. L’exposition à ces molécules est liée à de nombreuses pathologies, dont les cancers hormono-dépendants, mais les mécanismes moléculaires exacts par lesquels elles induisent leurs effets restent largement inconnus.Au cours de ce travail, nous avons étudié l’implication de la sérine thréonine kinase PKD1 dans l’effet de quatre bisphénols : bisphénol A (BPA), bisphénol AF (BPAF), bisphénol F (BPF) et bisphénol S (BPS) et deux phtalates (DEHP et MEHP) sur des cellules du cancer du sein et de la prostate.Nous avons ainsi montré que le BPAF, BPF, BPS, DEHP et MEHP stimulent de manière dose-dépendante la prolifération, la clonogénicité et la croissance indépendante de l’ancrage des cellules MCF-7 et que ces processus sont dépendants de l’expression de PKD1. En revanche, nous avons mis en évidence l’absence d’effet pro-prolifératif du BPA dans trois lignées de cancer de la prostate (LNCaP, PC3 et DU145). D’autre part, nous avons pu identifier que le BPA induit la phosphorylation de PKD1 dans les mitochondries. Enfin, nous avons démontré qu’il existe un effet cumulatif de certaines combinaisons de traitement de bisphénols et de phtalates et mis en évidence que le BPAF induit la transition épithélio mésenchymateuse des cellules MCF-7.Nos résultats permettent ainsi d’identifier PKD1 comme étant une cible moléculaire de certains bisphénols et phtalates dans les cellules MCF-7 fournissant de nouvelles connaissances sur les mécanismes d’action de ces molécules. / Bisphenols and phthalates are ubiquitous environmental contaminants due to their extensive use in the production of a variety of consumer products. Exposure to these molecules is linked to multiple pathologies including hormone-dependent cancers. However, the exact molecular mechanisms by which they exert their effects remain largely unknown.In our study, we analyzed the implication of the serine threonine kinase PKD1 in the effect of four bisphenols : bisphenol A (BPA), bisphenol AF (BPAF), bisphenol F (BPF) and bisphenol S (BPS) and two phthalates (DEHP and MEHP) on breast and prostate cancer cells.We thus showed that BPAF, BPF, BPS, DEHP and MEHP induce, in a dose-dependent manner, the proliferation, clonogenicity and anchorage independent growth of MCF-7 breast cancer cells, via a PKD1-dependent pathway. On the other hand, we showed that BPA does not have a pro-proliferative effect in three prostate cancer cell lines (LNCaP, PC3 and DU145). Furthermore, we determine that BPA induced the phosphorylation of PKD1 into the mitochondria. Finally, we demonstrated that BPAF stimulates epithelial to mesenchymal transition of MCF-7 cells and that co-exposure to combinations of bisphenols and phthalates induces cumulative proliferation effects in MCF-7 cells.Our results characterize PKD1 as a molecular target for bisphenols and phthalates in MCF-7 cells, providing new elements in the knowledge of the mechanisms of action of these molecules.

Des niveaux d’élevés d’organochlorés (OC), incluant des pesticides et des produits industriels connus pour être des perturbateurs endocriniens, ont été détectés dans les populations humaines et animales en Arctique. Nous avons émis l’hypothèse qu’une exposition durant la vie précoce aux doses environnementales d’organochlorés qui contaminent l’Arctique, affecte la fonction et le développement reproducteur sur plusieurs générations avec une transmission paternelle dans un modèle de rat. Des femelles Sprague-Dawley (F0) ont été gavées avec le mélange d’organochlorés de l’Arctique (500 µg PCB/kg de masse corporelle/ 3X semaine) ou de l’huile de maïs (témoins) avant l’accouplement avec un mâle non traité et jusqu’à la mise bas de la portée F1. Après le sevrage, les mâles F1 ont été nourris avec de la nourriture commerciale et n’ont jamais été exposés directement aux organochlorés. À 90 jours après la naissance, les mâles de chaque génération ont été accouplés avec 2 femelles non traitées chacune pour engendrer des fœtus (19,5 jours de gestation) et des ratons de la génération suivante. Les mâles F1 exposés aux organochlorés et leur fils F2 ont eu un développement et des organes reproducteurs anormaux. Les F1 et F2 OC étaient sous-fertiles. Tous les F3 et F4 n’ont montré aucune différence avec les témoins. Les descendants F2, F3 et F4 de la lignée organochlorés ont été plus atteints par le situs inversus thoracalis que les générations témoins. De leur naissance jusqu’à l’âge adulte, les F2 OC ont montré un retard de croissance en comparaison aux témoins, en raison de leurs petits placentas. L’exposition prénatale au mélange d’organochlorés altère la méthylation de l’ADN spermatique des F1 et pourrait expliquer le phénotype anormal des fils F2 issus des pères F1 exposés aux organochlorés. Nos résultats suggèrent qu’une exposition prénatale au mélange d’organochlorés de l’Arctique sur un ancêtre mâle d’une famille provoque une dysfonction reproductive, mais aussi des pathologies du développement qui sont transmises par le père de façon transgénérationnelle. Ces observations représentent un des premiers modèles des effets écotoxicologiques sur la santé des descendants transmis par le père. / Elevated levels of organochlorine, including pesticides and industrial compounds, some of which are known endocrine disruptors, have been reported in human and wildlife populations in Arctic. We hypothesized that early life exposure to Arctic organochlorine mixture, which contaminates Inuits, affects the reproductive development and function of subsequent generations in a paternally mediated manner on a rat model. Sprague-Dawley females (F0) were gavaged with Arctic concentrations of an organochlorine mixture (500 µg PCB/kg body weight/ 3X weekly) or corn oil (control) before mating with untreated males and until parturition of the F1 litters. After weaning, all F1 male pups were fed commercial chow and never directly exposed to organochlorine. At 90 days of age, F1 males (n = 15) were mated to 2 untreated females each to generate F2 fetuses (at 19.5 days of gestation) and pups. Males were similarly mated to produce the F3 and F2 generation. Prenatally-exposed F1 males and their sons F2 had abnormal reproductive organs, residual nipples, alteration of puberty onset, lower spermatid production per testis and less sperm in epididymis and were sub-fertile in compare with control males. All F3 and F4 males were identical to control males from the same generation. Despite this abnormality was not present in F1 generation, F2, F3 and F4 in organochlorine lineage were significantly more reached by situs inversus thoracalis than all control generations. From birth until adulthood, F2 from prenatally exposed F1 fathers have shown a growth delay compared to F2 control due to their smaller placenta. Prenatal organochlorine exposure alters F1 sperm DNA methylation and would involved in embryo development and might partly explain the developmental phenotype of F2 sons sired by prenatally-treated F1 organochlorine. Our results suggest that a prenatal exposure to Arctic concentrations of organochlorine of male ancestor resulted in a reproductive dysfunction but also developmental pathologies, which are transgenerational paternally mediated. These observations represent one of the first models of paternally mediated ecotoxicological effects on offspring health.

Les alkylphénol-polyéthoxylés et les substances pharmaceutiques appartiennent à la classe des contaminants émergents qui sont depuis peu étudiés dans les milieux naturels. Ces composés d’usage très répandu (aussi bien en termes d’applications qu’en termes de quantité) sont introduits dans le milieu aquatique, via les stations d’épuration, principalement et sont susceptibles d’engendrer des effets toxiques sur les organismes vivants dans ces milieux. La première partie de ce travail de thèse a consisté en le développement et la validation de différentes méthodologies d’échantillonnage (ponctuel et intégratif (POCIS)), de différents protocoles d’extraction (SPE, extraction assistée par micro-ondes) et d’analyse (CL/SM, CL/SM/SM), nécessaires pour un dosage fiable des alkylphénol-polyéthoxylés et des substances pharmaceutiques dans les différents compartiments des systèmes aquatiques (phases dissoute, particulaire et sédimentaire, organismes biologiques). Ensuite, un bilan de la contamination de différents systèmes aquatiques (le bassin de d’estuaire de Seine, la Garonne et la Gironde, la baie de la Vilaine, la baie de l’Authie, l’Adour, la rade de Marseille) a été dressé. Une contamination généralisée par ces composés a été mise en évidence pour l’ensemble des sites étudiés. Les concentrations mesurées apparaissent extrêmement variables selon la classe de molécule considérée, les sites et le temps avec des concentrations comprises entre le ng.l-1 et la dizaine de µg.l-1 pour les phases dissoutes et de la dizaine de ng.g-1 et la dizaine de µg.g-1 pour les phases solides (plusieurs centaines de µg.g-1 dans les boues d’épuration). Ces études ont également permis de documenter la présence et le devenir des molécules ciblées dans les stations d’épuration et ont permis d’en évaluer l’efficacité quant l’abattement des substances incriminées. Enfin, ces travaux ont également permis de mettre en évidence des phénomènes de partition entre les phases dissoutes et les phases solides ainsi que des phénomènes de transferts vers les organismes du milieu. / Alkylphenol-polyethoxylates and pharmaceutical substances belong to the class of the emerging contaminants which have been recently studied in natural environments. These compounds of very widespread use (in terms of applications as well as in terms of quantity) are introduced into the aquatic environment, via the wastewater treatment plants, mainly, and are likely to generate toxic effects on the living organisms in these systems. The first part of this work consisted in the development and validation of various methodologies of sampling (grab sampling and integrative sampling (POCIS)), of various protocols of extraction (SPE, microwaves assisted extraction) and of analysis (LC/MS, LC/MS/MS), necessary for a reliable quantification of alkylphenol-polyethoxylates and pharmaceutical substances in the various compartments of aquatic systems (phases dissolved, particulate and sedimentary, biological organisms). Then, an assessment of the contamination of numerous aquatic systems (the catchment area of the Seine estuary, the Garonne and the Gironde, the bay of Vilaine, the bay of Authie, the Adour, the Mediterranean coast of Marseilles) was undertaken. A generalized contamination by these compounds was highlighted for all the studied sites. The measured concentrations appear to be extremely variable according to the class of molecule considered, the sites and time with concentrations ranging from the ng.l-1 to tens of µg.l-1 for the dissolved phases and from tens of ng.g-1 to tens of µg.g-1 for the solid phases (several hundreds of µg.g-1 in the clarification sludge). These studies also made it possible to document the presence and the fate of these molecules in the French wastewater treatment plant and made it possible to evaluate their effectiveness to remove the studied compounds. Lastly, this work also made it possible to highlight phenomena of partition between the dissolved phases and the solid phases as well as phenomena of transfers through the biological organisms.

Les Troubles du Spectre Autistique (TSA) sont caractérisés par deux principaux symptômes : des difficultés de communication sociale et des comportements stéréotypés et intérêts restreints. Les TSA touchent 5 fois plus les garçons que les filles et une augmentation de la prévalence exponentielle et continue a été observée aux États-Unis ces dernières décennies. Cette augmentation ne peut s’expliquer par les facteurs génétiques à eux seuls qui ne représentent que 5 à 15% des cas de TSA. Il est donc indispensable d’identifier de potentiels facteurs de risque environnementaux des TSA. Le but de ce travail est d’étudier différents facteurs environnementaux potentiellement modifiables dans le développement de phénotypes autistiques dans différents modèles précliniques des TSA. Les objectifs spécifiques sont : (i) caractériser les effets neurocomportementaux provoqués par une exposition périnatale simultanée à 5 perturbateurs endocriniens parmi les plus prévalent dans notre environnement quotidien (DEHP, DBP, DiNP, BDE-47, BDE-99) à de faibles doses pertinentes pour l’exposition humaine, (ii) identifier les effets neurocomportementaux associés à une altération périconceptionnelle du microbiote maternelle (iii) déterminer les effets neurocomportementaux associés à une altération périconceptionnelle du métabolisme monocarboné. Les résultats présentés dans cette thèse démontrent le potentiel de chacun de ces facteurs environnementaux d’altérer le développement cérébral fœtal. Chaque condition expérimentale a provoqué l’apparition de traits autistiques chez les rats, avec des spécificités comportementales pour chaque exposition développementale. Des déficits d’interactions sociales ont été observés dans chaque situation expérimentale, associés soit à de l’anxiété, de l’hyperactivité, des altérations d’intégration sensorimotrice, et/ou des stéréotypies. Cela nous force à considérer les TSA comme une pathologie aux multiples facettes où l’hétérogénéité des tableaux cliniques est représentative de l’hétérogénéité des causes possibles. La multitude des interactions environnementales courantes possibles avec l’épigénome pourrait être à la base de la grande diversité observée dans la sévérité des symptômes et / ou des comorbidités des TSA. Ce travail ouvre des perspectives futures de prévention ciblée des TSA fondées sur de potentielles modifications de l’environnement comme la réduction de l’exposition aux perturbateurs endocriniens, ou des supplémentations en donneurs monocarbonés (e.g. acide folique) et/ou probiotiques.

L’incidence des cancers testiculaires a fortement augmenté au cours des 50 dernières années. Des études épidémiologiques in vitro et in vivo, ont montré que l’exposition des hommes aux perturbateurs endocriniens est impliquée dans l’initiation et la progression du cancer du testicule (Beiki et al., 2010). L’exposition fœtale à ces produits pourrait provoquer des altérations de la différenciation des cellules germinales (CGs) au cours leur développement pendant la vie fœtale. Au cours de cette thèse, nous nous sommes intéressés à déterminer le rôle des perturbateurs endocriniens œstrogéno-mimétiques en mélange sur la prolifération des cellules séminomateuses TCam-2. Nous avons identifié les voies de signalisation impliquées dans la réponse à ces produits. Nous nous sommes focalisés sur les effets d’un mélange d’alkylphénols appelé M4 (4-tert-octylphénol et le 4-nonylphénol), in vitro sur la prolifération des cellules séminomateuses TCam-2, et in vivo sur la croissance de tumeurs obtenues à partir des cellules de carcinome embryonnaire NT2/D1 xénogreffées chez la souris Nude. Dans notre étude, nous avons mis en évidence l’implication d’ERα36, une isoforme tronquée du récepteur ERα, dans la réponse au mélange d’alkylphénols, M4. Ce mélange stimule la prolifération des cellules du cancer testiculaire et l’expression du récepteur ERα36. Ces effets sont médiés par la phosphorylation de CREB via la voie PI3K-ERα36-dépendante, et aboutissent à la diminution de l’expression des gènes de la famille Dnmt3, limitant le niveau de méthylation de l’ADN. ERα36 pourrait donc constituer une cible thérapeutique dans le traitement des cancers testiculaires / In vitro and in vivo epidemiological studies showed that the exposure of men to endocrine disruptors triggers the initiation and the progression of the testis cancer (Beiki et al., 2010). The fetal exposure to these products is able to alter the differentiation of germ cells in the timing of their development during the fetal life. The aim of our study was to determine the role of an endocrine disruptor mix on the proliferation of seminoma cells TCam-2. We also identified the pathways involved. In this study, we focused on the estrogen-like effects of an alkylphenol mixture called M4 (4-tert-octylphenol and 4-nonylphenol): in vitro we measured the proliferation of TCam-2 seminoma cells after M4 exposure and in vivo, we measured the tumor growth of NT2/D1 cells xenografted into Nude mice. The results highlighted the implication of ERα36 receptor, a truncated isoform of ERα, in the response to the alkylphenol mixture M4. This mixture stimulates the cell proliferation of testicular cancer cells and the expression of the ERα36 receptor. These effects are mediated by CREB phosphorylation via the PI3K-ERα36-dependant pathway, and end by downregulation of Dnmt3 genes, thus limiting the level of DNA methylation. Therefore ERα36 appears to be a promising therapeutic target for testis cancer treatment

Un certain nombre d'études ont étudié le lien entre cancer du sein et exposition aux dioxines et au cadmium. Toutefois, les résultats de ces études ne sont pas concluants et présentent des limites méthodologiques. L'objectif principal de cette thèse était de développer un indicateur spatial permettant d'estimer les expositions atmosphériques chroniques aux dioxines et au cadmium des femmes issues de la cohorte E3N en France, entre 1990 et 2008. Nous avons créé une base de données de 2620 sources de dioxines et 2700 sources de cadmium et estimé et géolocalisé leurs émissions. L'estimation des émissions à la source et leur localisation ont servi de base pour la construction de l'indicateur spatial. Nous avons identifié une sélection de paramètres permettant d'obtenir un accord « substantiel » entre les classifications des expositions des femmes de la cohorte E3N, localisées à l'adresse de résidence, estimées avec l'indicateur, et avec le modèle gaussien SIRANE. En utilisant le modèle SIRANE, nous avons également étudié la variabilité spatio-temporelle (1990-2008) des concentrations de dioxines et de cadmium sur la métropole de Lyon. Pour la première fois des concentrations modélisées ont été comparées à des mesures de concentrations de dioxines en air ambiant. L'indicateur développé dans cette thèse a été utilisé pour estimer le risque de cancer du sein associé à l'exposition atmosphérique aux dioxines dans une étude cas-témoins niché au sein de la cohorte E3N. Il est utilisé actuellement dans une étude sur le lien entre exposition au cadmium et risque de cancer du sein, et pourra être appliqué dans de futures études portant sur d'autres polluants ou d'autres pathologies / A number of studies have examined the link between breast cancer and exposure to air pollution, including dioxins and cadmium. However, the results of these studies are inconclusive and present a number of methodological limitations. The main objective of this thesis was to develop a spatial indicator to assess chronic atmospheric exposure to dioxins and cadmium of women from the E3N cohort in France between 1990 and 2008. We first performed an inventory and created a database of 2620 dioxins and 2700 cadmium emitting sources in France between 1990 and 2008 and estimated and geolocated their annual emissions. The location of the sources and their estimated emissions were used as the basis for the construction of the indicator. Combination of additional spatial parameters, allowed us to obtain a "substantial" agreement between the dioxin and cadmium exposure classifications of the E3N subjects geolocalised at their residential address, using the estimated bythe indicator and exposures estimates derived from the Gaussian model. We also evaluated the spatial-temporal variability of dioxin and cadmium concentrations over nearly two decades in the Lyon metropolitan area, taking into account a wide variety of source types. This is the first study comparing concentrations predicted by a dispersion model to dioxin concentrations measured in ambient air. The exposure indicator was used in a case-control study within the E3N cohort to estimate the risk of breast cancer associated with atmospheric exposure to dioxins. It is currently being used in another study on cadmium exposure and breast cancer risk and may be applied in future studies on other pollutants or pathologies