En 2000, la Directive Cadre sur l’Eau a exigé le retour au bon état chimique et écologique des cours d’eau. Elle a notamment classé 45 substances comme étant prioritaires pour cette évaluation (directive 2013/39/UE), dont en grande partie des pesticides. En effet, en raison de leur utilisation massive, on retrouve aujourd’hui ces contaminants dans tous les compartiments de l’environnement. Par ailleurs, au vu de sa capacité à intégrer les contaminations, le biofilm est considéré comme un excellent bioindicateur pour l’évaluation de la qualité de l’eau. Celui-ci est à la base de la chaine trophique dans les milieux aquatiques et se compose de microorganismes (microalgues, bactéries, champignons, etc…) enchâssés dans une matrice de substances polymériques extracellulaires (EPS).Cette thèse porte sur l’étude des mécanismes de transfert et de distribution des pesticides dans les biofilms en lien avec les effets toxiques associés. Ces travaux ont été réalisés avec une approche toxicocinétique par laquelle la bioaccumulation du diuron (un herbicide inhibiteur de la photosynthèse) a été suivie dans les différents compartiments du biofilm. Ce suivi a été réalisé sous plusieurs conditions abiotiques (vitesses de courant, températures et photopériodes) pour différentes durées d’exposition. En parallèle des descripteurs fonctionnels et structuraux ont été mesurés comme des activités photosynthétique (pour les communautés autotrophes) et enzymatiques (pour les communautés hétérotrophes), ainsi que la biomasse totale, la production de protéines et de polysaccharides.L’ensemble des expérimentations menées au cours de cette thèse a permis de décrire les mécanismes de sorption du diuron dans les biofilms, à savoir des processus d’absorption par les cellules et d’adsorption par la matrice EPS. Puis l’influence des différents paramètres environnementaux étudiés a pu être mise en avant. Ces travaux démontrent la pertinence de l’approche toxicocinétique-toxicodynamique pour l’étude de l’impact des pesticides sur les biofilms fluviaux. / In 2000, the Water Framework Directive required the return of rivers to good chemical and ecological status. In particular, it has classified 45 substances as priority for this assessment (Directive 2013/39/EU), including a large proportion of pesticides. Indeed, due to their massive use, these contaminants are now found in all compartments of the environment. In addition, given its ability to integrate contamination, biofilm is considered an excellent bioindicator for water quality assessment. It is at the base of the trophic chain in aquatic environments and is composed of microorganisms (microalgae, bacteria, fungi, etc...) embedded in a matrix of extracellular polymeric substances (EPS).This thesis focused on the analysis of mechanisms of pesticide transfer and distribution in biofilms related to toxic impacts. This work was carried out using a toxicokinetic approach whereby the bioaccumulation of diuron (a photosynthesis inhibitor herbicide) was monitored in the different compartments of the biofilm. This assessment was carried out under several abiotic conditions (flow velocity, temperatures and photoperiods) under varying exposure durations. In parallel, functional and structural descriptors were measured as photosynthetic (for autotrophic communities) and enzymatic (for heterotrophic communities) activities, as well as biofilm biomass and protein and polysaccharide production.All the experiments performed during this thesis made it possible to highlight the sorption mechanisms of diuron in biofilm, i.e. absorption processes by cells and adsorption phenomenon within the EPS matrix. Then the influence of the different environmental parameters studied was emphasized. This work demonstrates the relevance of the toxicokinetic-toxicodynamic approach to the study of the impact of pesticides on fluvial biofilms.

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Le p-tert-octylphénol est un produit présent dans l’environnement et issu de la dégradation des alkylphénols éthoxylés. Ce composé a la capacité de se lier au récepteur œstrogénique et d’exercer ainsi un léger effet œstrogénique. Les objectifs de cette étude étaient de 1) développer une méthode d'identification de l'octylphénol dans le sang et les tissus à l'aide de la chromatographie en phase gazeuse jumelée à la spectrométrie de masse, 2) caractériser la toxicocinétique sanguine et tissulaire de l’octylphénol chez le rat Sprague-Dawley mâle et femelle et 3) développer un modèle toxicocinétique à base physiologique permettant de décrire la cinétique sanguine et tissulaire de l’octylphénol inchangé. Pour ce faire, des rats mâle et femelle Sprague-Dawley ont reçu des doses uniques d’octylphénol par les voies intraveineuse, orale et sous-cutanée. Deux autres groupes ont reçu des doses répétées d'octylphénol par voie orale pour une durée de 35 jours consécutifs pour les femelles ou 60 jours pour les mâles. Les concentrations sanguines et tissulaires d’octylphénol ont été mesurées à différents moments après administration à partir d’une méthode d’analyse développée dans nos laboratoires dans le cadre de ce projet. Les expériences impliquant des administrations uniques ont montré que les concentrations sanguines et tissulaires d'octylphénol étaient en général plus élevées chez les femelles que chez les mâles. Des expériences réalisées avec des microsomes hépatiques ont confirmé que ces différences étaient vraisemblablement reliées au métabolisme de l'octylphénol. Les expériences impliquant des administrations répétées ont montré qu'il n'y avait pas d'accumulation d'octylphénol dans l'organisme aux doses étudiées. Les résultats obtenus expérimentalement ont servi à développer et valider un modèle toxicocinétique à base physiologique. Ce modèle a permis de simuler adéquatement les concentrations sanguines et tissulaires d'octylphénol suite à des expositions intraveineuses, orales et sous-cutanées. En conclusion, cette étude a fourni des données essentielles sur la toxicocinétique de l'octylphénol. Ces données sont nécessaires pour établir la relation entre la dose externe et la dose interne et vont contribuer à une meilleure évaluation des risques liés à l'octylphénol. / p-tert-Octylphenol is a degradation product of alkylphenol ethoxylates that can be found in the environment. It has been reported to act as a weak estrogenic compound by binding to the estrogen receptor. This study was undertaken to 1) develop a sensitive method for the determination of octylphenol in blood and various tissues using gas chromatography coupled with detection by mass spectrometry, 2) characterize the blood and tissues toxicokinetics of octylphenol in male and female Sprague-Dawley rats and 3) develop a physiologically-based toxicokinetic model for octylphenol that can describe/predict unchanged blood and tissues octylphenol concentrations in rats. Male and female Sprague-Dawley rats were given a single dose of octylphenol either by oral gavage, intravenous injection or subcutaneous injection. In a repeated dosing experiment, rats were given octylphenol (oral) daily for 35 days (female) or 60 days (male). Blood and tissue samples were collected at various time following the onset of exposure and analyzed for octylphenol content using a method developed in our laboratory. These results showed that blood and tissues octylphenol concentrations were generally higher in female than male rats. Experiments done with rat liver microsomes confirmed that these differences were related to octylphenol metabolism. The results of the repeated exposure study indicate that there is no bioaccumulation of octylphenol at these exposure levels. A physiologically-based pharmacokinetic model for octylphenol was developed and validated using the data obtained in female and male rats. The model simulates adequately blood and tissues octylphenol concentrations following oral, intravenous or subcutaneous exposure. In conclusion, this study provided essential data on the toxicokinetics of octylphenol. These data are essential to predict the relationship between the internal and the external dose of octylphenol and will facilitate the risk assessment of octylphenol in humans.

Le p-tert-octylphénol est un produit présent dans l’environnement et issu de la dégradation des alkylphénols éthoxylés. Ce composé a la capacité de se lier au récepteur œstrogénique et d’exercer ainsi un léger effet œstrogénique. Les objectifs de cette étude étaient de 1) développer une méthode d'identification de l'octylphénol dans le sang et les tissus à l'aide de la chromatographie en phase gazeuse jumelée à la spectrométrie de masse, 2) caractériser la toxicocinétique sanguine et tissulaire de l’octylphénol chez le rat Sprague-Dawley mâle et femelle et 3) développer un modèle toxicocinétique à base physiologique permettant de décrire la cinétique sanguine et tissulaire de l’octylphénol inchangé. Pour ce faire, des rats mâle et femelle Sprague-Dawley ont reçu des doses uniques d’octylphénol par les voies intraveineuse, orale et sous-cutanée. Deux autres groupes ont reçu des doses répétées d'octylphénol par voie orale pour une durée de 35 jours consécutifs pour les femelles ou 60 jours pour les mâles. Les concentrations sanguines et tissulaires d’octylphénol ont été mesurées à différents moments après administration à partir d’une méthode d’analyse développée dans nos laboratoires dans le cadre de ce projet. Les expériences impliquant des administrations uniques ont montré que les concentrations sanguines et tissulaires d'octylphénol étaient en général plus élevées chez les femelles que chez les mâles. Des expériences réalisées avec des microsomes hépatiques ont confirmé que ces différences étaient vraisemblablement reliées au métabolisme de l'octylphénol. Les expériences impliquant des administrations répétées ont montré qu'il n'y avait pas d'accumulation d'octylphénol dans l'organisme aux doses étudiées. Les résultats obtenus expérimentalement ont servi à développer et valider un modèle toxicocinétique à base physiologique. Ce modèle a permis de simuler adéquatement les concentrations sanguines et tissulaires d'octylphénol suite à des expositions intraveineuses, orales et sous-cutanées. En conclusion, cette étude a fourni des données essentielles sur la toxicocinétique de l'octylphénol. Ces données sont nécessaires pour établir la relation entre la dose externe et la dose interne et vont contribuer à une meilleure évaluation des risques liés à l'octylphénol. / p-tert-Octylphenol is a degradation product of alkylphenol ethoxylates that can be found in the environment. It has been reported to act as a weak estrogenic compound by binding to the estrogen receptor. This study was undertaken to 1) develop a sensitive method for the determination of octylphenol in blood and various tissues using gas chromatography coupled with detection by mass spectrometry, 2) characterize the blood and tissues toxicokinetics of octylphenol in male and female Sprague-Dawley rats and 3) develop a physiologically-based toxicokinetic model for octylphenol that can describe/predict unchanged blood and tissues octylphenol concentrations in rats. Male and female Sprague-Dawley rats were given a single dose of octylphenol either by oral gavage, intravenous injection or subcutaneous injection. In a repeated dosing experiment, rats were given octylphenol (oral) daily for 35 days (female) or 60 days (male). Blood and tissue samples were collected at various time following the onset of exposure and analyzed for octylphenol content using a method developed in our laboratory. These results showed that blood and tissues octylphenol concentrations were generally higher in female than male rats. Experiments done with rat liver microsomes confirmed that these differences were related to octylphenol metabolism. The results of the repeated exposure study indicate that there is no bioaccumulation of octylphenol at these exposure levels. A physiologically-based pharmacokinetic model for octylphenol was developed and validated using the data obtained in female and male rats. The model simulates adequately blood and tissues octylphenol concentrations following oral, intravenous or subcutaneous exposure. In conclusion, this study provided essential data on the toxicokinetics of octylphenol. These data are essential to predict the relationship between the internal and the external dose of octylphenol and will facilitate the risk assessment of octylphenol in humans.

Le bisphénol S (BPS) est largement utilisé comme substitut du Bisphénol A (BPA) et l’exposition humaine au BPS est désormais ubiquitaire. Or, le BPS, à l’instar du BPA, présente un potentiel perturbateur endocrinien, ce qui soulève la question du risque liée à une exposition fœtale au BPS pour la santé humaine. Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse est d’évaluer l’exposition fœtale au BPS et de caractériser des biomarqueurs phénotypiques d’exposition fœtale et/ou d’effet du BPS à partir d’une signature stéroïdomique. Une étude toxicocinétique réalisée sur le modèle du fœtus ovin a montré que le transfert materno-fœtal du BPS est faible. Cependant, le BPS et son principal métabolite, le BPS glucuronide, sont lentement éliminés du compartiment fœtal en raison d’un passage placentaire fœto-maternel du BPS limité et de la faible vitesse de réactivation du BPSG en BPS. Il en résulte une exposition fœtale au BPS similaire à celle au BPA, lors d’exposition maternelle répétée. L’étude du transfert placentaire du BPS et du BPSG sur le modèle de placenta humain perfusé a conforté les résultats observés chez le mouton, avec des faibles transferts materno-fœtal et fœto-maternel du BPS, respectivement 10 et 3 fois inférieurs à ceux du BPA. L’exposition maternelle quotidienne au BPS au cours de la gestation chez la brebis n’a pas eu d’impact sur les voies de biosynthèse des androgènes dans l’unité materno-fœtoplacentaire pour les fœtus mâles. Bien que le potentiel d’exposition fœtale du BPS est similaire à celui du BPA, nous n’avons pas mis en évidence d’effets associés à cette exposition / Bisphenol S (BPS) is widely used as a substitute for Bisphenol A (BPA) and human exposure to BPS is now ubiquitous. However, BPS, like BPA, displays an endocrine disrupting potential, raising the issue of the risk of fetal exposure to BPS for human health. In this context, the objective of this thesis is to evaluate the fetal exposure to BPS and to characterize phenotypic biomarkers of fetal exposure and / or effect of BPS from a steroidal signature. A toxicokinetic study carried out on the model of the ovine fetus has shown that materno-fetal transfer of BPS is weak. However, BPS and its major metabolite, BPS glucuronide, are slowly eliminated from the fetal compartment due to the limited feto-maternal placental transfer of BPS and the low rate of reactivation of BPSG to BPS. This results in fetal exposure to BPS similar to BPA at repeated maternal exposure. The study of placental transfer of BPS and BPSG on the model of human perfused placenta reinforced the results observed in sheep, with low materno-fetal and feto-maternal transfers of BPS, respectively 10 and 3 times lower than those of BPA. Daily maternal exposure to BPS during pregnancy in ewes did not impact the androgen biosynthetic pathways in the materno-fetoplacental unit for male fetuses. Although the potential for fetal exposure of BPS is similar to that of BPA, we have not found any effects associated with this exposure.

L’exposition au bisphénol A (BPA) au cours du développement fœtal est suspectée d’être impliquée dans l’initiation d’effets biologiques. Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse est d’évaluer l’exposition humaine fœtale au BPA. Une étude pharmacocinétique (PK) réalisée sur le modèle du fœtus ovin a montré que le BPA glucuronide (BPAG), métabolite majeur du BPA piégé dans le compartiment fœtal, est lentement éliminé via sa réactivation en BPA. A partir de ces données PK, le développement d’un modèle PK humanisé a permis de prédire des concentrations plasmatiques fœtales de BPAG maintenues autour de 40ng/L chez le fœtus humain en fin de grossesse, soit environ 1000 fois supérieures aux concentrations en BPA correspondantes. Une analyse protéomique de tissus fœtaux ovins a montré qu’une même dose molaire de BPAG ou de BPA affecte des voies physiologiques similaires, suggérant que l’hydrolyse du BPAG pourrait exposer les tissus à des concentrations en BPA compatibles avec l’expression d’un effet biologique. L’ensemble de ces résultats indique que les concentrations de BPAG dans le sang de cordon constituent un marqueur pertinent de l’exposition fœtale au BPA et qu’elles doivent être prises en compte dans l’évaluation du risque / Prenatal exposure to bisphenol A (BPA) is suspected to induce adverse effects later in life. In this context, the goal of this thesis was to evaluate the human fetal exposure to BPA. Using a pharmacokinetic (PK) approach, we showed that BPA glucuronide (BPAG), the main metabolite of BPA that remains trapped in the fetal compartment, is slowly eliminated through its back conversion into BPA. A humanized PK model developed from these data predicted steady BPAG fetal plasma concentrations of 40ng/L in late pregnancy, i.e. about 1000 folds higher than corresponding BPA concentrations. A proteomic analysis of fetal tissues has shown that equimolar BPAG or BPA fetal exposures trigger similar physiological shifts in the ovine model, suggesting that BPAG hydrolysis might expose fetal tissues to BPA at levels of functional significance. It is concluded that BPAG levels in human cord blood are relevant indicators of fetal exposure to BPA during late pregnancy and should be taken into account for risk assessment

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In recent years have been identifical numerous pharmacological properties of a selenium compound, diphenyl diselenide [(PhSe)2]. Consequently, it is important the investigation of its toxic effect for a safe application in pharmacological studies. It is known that babies, in particular, have many physiological and biochemical changes related to development, which increase the susceptibility to toxic effects of drugs. Thus, the article 1 investigated the appearance of seizure episodes induced by (PhSe)2 when administered orally at doses of 5 to 500 mg/kg in rat pups (pos natal day 12-14) and the possible glutamatergic (article 2) and GABAergic (article 3) mechanisms involved in this process. Some studies using different experimental models have demonstrated the most different pharmacological and toxicodynamics properties of (PhSe)2. However, little is known about the toxicokinetic disposition of this compound. Therefore, the aim of article 4 was to determine and quantify the plasma levels of (PhSe)2 in adult mice and rats after oral (p.o.) administration of 500 mg/kg (PhSe)2; to verify the involvement of different routes of administration, vehicle and animal species in plasma levels of (PhSe)2 and in the onset of the first seizure episode induced by it. In article 5, it was determined and quantified the levels of (PhSe)2 in plasma, liver and brain of rat pups and these levels were correlated to the latency for the onset of the first seizure episode. To obtain more information about the compound, which were to supplement the data obtained, we carried out in vitro kinetic models. The manuscript 1 investigated the drug-like properties of (PhSe)2 in regards to stability, solubility, absorption and plasma protein binding (PPB) in vitro. In manuscript 2, it was conducted an in vitro study in order to identify possible metabolic pathways responsible for the biotransformation of (PhSe)2 in the body. Results of article 1 showed that administration of (PhSe)2 caused toxicity in rat pups, evidenced by the appearance of seizures. These were dose dependent and were, at least in part, related to oxidative stress. Among the mechanisms involved in the convulsive effect of (PhSe)2 were the interaction with: glutamatergic system by stimulating the inotropic glutamatergic receptors NMDA and by inhibiting the uptake of glutamate (Article 2); GABAergic system by antagonize the GABAA receptor, stimulating GABA transaminase enzyme and increasing GABA uptake (Article 3). The article 4 revealed that the maximum concentration of (PhSe)2 in the plasma of adult rats and mice occurred 30 minutes after p.o administration of the compound and remained detectable up to 8 hours after administration. The use of different routes of administration (intraperitoneal (i.p.), p.o., subcutaneous (s.c.)) or vehicle (canola oil or dimethyl sulfoxide (DMSO)) in rats and mice indicated that the onset of the first seizure episode and plasma levels are dependent on the route of administration (i.p. > p.o. > s.c.), vehicle (DMSO > canola oil) and animal species (mouse > rat). In article 5, it was observed that rat pups showed seizures even presenting lower plasma values of (PhSe)2 as compared to adults. This result demonstrated that rat pups are more sensitive to the toxic effects of (PhSe)2 than adult rats. Levels of (PhSe)2 in the liver and brain of rat pups showed a negative correlation with the latency to the first seizure episode. The manuscript 1 showed that (PhSe)2 has chemical and biological stability. However, the compound has a low solubility in water, a high partition coefficient octanol-water and an extensive plasma protein binding. Manuscript 2 indicated that (PhSe)2 is not biotranformed by Phase I reactions, catalyzed by cytochrome P450. It reacted chemically with reduced glutathione (GSH) and N-acetylcysteine (NAC) to form adducts or reacts with protein SH groups. The presence of GSH or NAC in the incubation medium decreased the binding of (PhSe)2 protein. Finally, it was observed that (PhSe)2 reduced the activity of cytochrome P450. Together, the data presented showed that the intensity of toxic effects caused by (PhSe)2 are directly related to its toxicokinetic. / Nos últimos anos, têm sido identificadas inúmeras propriedades farmacológicas do composto de selênio disseleneto de difenila [(PhSe)2]. Assim, a pesquisa dos efeitos tóxicos deste composto torna-se importante para a segurança na aplicação farmacológica. Sabe-se que os bebês, em particular, apresentam muitas mudanças fisiológicas e bioquímicas relacionadas ao desenvolvimento, que aumentam a suscetibilidade aos efeitos tóxicos de drogas. Desta forma, no artigo 1 investigou-se o aparecimento de convulsões induzida pelo (PhSe)2, quando administrado pela via oral (p.o), nas doses de 5 à 500 mg/kg em ratos bebês (12-14 dias de vida) bem como os possíveis mecanismos glutamatérgicos (Artigo 2) e GABAérgicos (Artigo 3) envolvidos em tal processo. Vários estudos, utilizando diferentes modelos experimentais demonstraram as mais diferentes propriedades farmacológicas e toxicodinâmicas do (PhSe)2 no entanto, pouco se conhece sobre a toxicodinâmica deste composto. Por isso, o objetivo do artigo 4 foi determinar e quantificar os níveis plasmáticos de (PhSe)2 em ratos e camundongos adultos após a administração p.o. de (PhSe)2 na dose de 500 mg/kg; bem como verificar o envolvimento de diferentes vias de administração, veículos e espécie animal nos níveis plasmáticos do composto e no aparecimento de convulsões induzidas pelo mesmo. No artigo 5, determinou-se e quantificou-se os níveis de (PhSe)2 no plasma, fígado e cérebro de ratos bebês e correlacionou-se estes níveis à latência para o aparecimento de convulsões. Devido a necessidade de obter mais informações sobre o composto, que viessem a complementar os dados obtidos, realizou-se modelos cinéticos in vitro. O manuscrito 1 investigou parâmetros relacionados a estabilidade, solubilidade, absorção e ligação às proteínas plasmáticas do (PhSe)2 in vitro. No manuscrito 2 realizou-se um estudo in vitro para identificar as vias metabólicas responsáveis pela biotransformação do (PhSe)2 no organismo. Os resultados do artigo 1 demonstraram que a administração de (PhSe)2 causou toxicidade em ratos bebês, evidenciada pelo aparecimento de convulsões. Estas são dependentes da dose utilizada e estão, pelo menos em parte, relacionadas ao estresse oxidativo. Dentre os mecanismos neuroquímicos envolvidos no efeito convulsivante do (PhSe)2 estão a interação com o sistema glutamatérgico, por estimular os receptores glutamatérgicos ionotrópicos do tipo NMDA e por inibir a captação de glutamato (Artigo 2); e com o sistema GABAérgico, por antagonizar os receptores GABAégicos do tipo GABAA, estimulando a enzima GABA transaminase e estimulando a captação de GABA (Artigo 3). O artigo 4 demonstrou que concentração máxima de (PhSe)2 no plasma de ratos e camundongos adultos ocorreu 30 minutos após a administração pela via oral do composto e permaneceu detectável até 8 horas após sua administração. O uso de diferentes vias de administração (intraperitonial (i.p); p.o; subcutânea (s.c)) e veículo (óleo de canola ou dimetil sulfóxido (DMSO)) em ratos e camundongos indicou que o aparecimento de convulsões e os níveis plasmáticos de (PhSe)2 são dependentes da via de administração (i.p > p.o > s.c), do veículo (DMSO > óleo de canola) e da espécie animal (camundongo > rato). No artigo 5 observou-se ainda que os ratos bebês convulsionaram mesmo apresentando níveis plasmáticos menores de composto que os adultos, o que nos leva a crer que estes são mais sensíveis aos feitos tóxicos do (PhSe)2. Os níveis de (PhSe)2 no fígado e no cérebro de ratos bebês no momento do episódio convulsivo apresentaram uma correlação negativa com a latência para o primeiro episódio convulsivo. O manuscrito 1 revelou que o (PhSe)2 apresenta estabilidade química e biológica. No entanto, o composto apresenta uma baixa solubilidade em água, um alto coeficiente de partição octanol-água e uma extensa ligação às proteínas plasmáticas. O manuscrito 2 indicou que o (PhSe)2 não é biotransformado por reações de fase I catalizadas pelo citocromo P450. O composto reage quimicamente com a glutationa reduzida (GSH) e a N-acetilciateína (NAC), formando adutos ou ainda reage com grupos SH de proteínas. A presença de GSH ou NAC no meio de incubação diminuiu a ligação do (PhSe)2 às proteínas. Por fim, foi observado que o (PhSe)2 reduziu a atividade das enzimas do citocromo P450. Em conjunto, os resultados desta tese demonstraram que a intensidade dos efeitos tóxicos causados pelo (PhSe)2 estão diretamente relacionados a sua toxicocinética.

La contribution de l’inhalation et de la voie percutanée à l’exposition totale à des composés organiques volatils (COV) présents dans l’eau potable est une problématique qui suscite un intérêt grandissant en santé publique et au niveau réglementaire. Jusqu’à tout récemment, seule l’ingestion était considérée dans l’évaluation du risque des contaminants de l’eau. L’objectif de ce projet était de caractériser l’impact de l’exposition multivoie sur la pharmacocinétique et la dose interne de trois COV : le toluène (TOL), le n-hexane (HEX) et le cyclohexane (CYCLO). À cette fin, un modèle expérimental animal a été utilisé et un modèle toxicocinétique à base physiologique (TCBP) a été adapté pour le TOL. Des rats Sprague-Dawley ont été exposés par voies uniques (inhalation, orale et percutanée) ou simultanées (multivoie) aux solvants. Pour le TOL, les trois voies ont été expérimentées, alors que la voie percutanée n’a pas été retenue pour le HEX et le CYCLO. Des prélèvements sanguins ont permis de caractériser les cinétiques sanguines. Les niveaux sanguins, obtenus lors des expositions multivoies, étaient généralement plus élevés que la somme des niveaux associés aux expositions par voies uniques, fait illustré par le rapport des surfaces sous la courbe expérimentale versus les prédictions (TOL : 1,30 et 2,19 ; HEX : 1,55 ; CYCLO : 0,98 et 0,99). Le modèle TCBP prédit bien la cinétique du TOL lors d’expositions par voies uniques et par multivoies. Les données expérimentales obtenues suggèrent que la dose interne résultant d’une exposition multivoie ne peut pas toujours être prédite par la somme des doses internes obtenues lors d’expositions par voies uniques. Ce phénomène serait explicable par la saturation du métabolisme. La modélisation TCBP est un outil efficace pour l’estimation du risque relatif à l’exposition multivoie aux COV présents dans l’eau potable. / The contribution of dermal and inhalation routes of exposure to volatile organic chemicals (VOCs) in drinking water is increasingly drawing attention. Until recently, ingestion was the only route considered in risk assessment of drinking water contaminants. The general objective of this study was to characterize multi-route exposures on the pharmacokinetics and internal dose of three VOCs: toluene (TOL), n-hexane (HEX) and cyclohexane (CYCLO). Towards this goal, an experimental animal model was developed and a physiologically-based toxicokinetic (PBTK) model was adapted in order to take account route-specific absorption parameters of TOL. Sprague-Dawley rats were given a single dose of VOCs by oral ingestion, inhalation or dermal route. Additional groups of rat were exposed by the three routes simultaneously. In the case of HEX and CYCLO, dermal route was not considered. Blood samples were collected in order to compare kinetics following simple and multiroute exposures. Blood levels obtained following multiroute exposures were generally higher than predictions (i.e., the sum of the blood levels obtained for single route exposures) (as revealed by area under curve ratio: TOL :1,30 et 2,19; HEX : 1,55; CYCLO : 0,98 et 0,99). The PBTK model described adequately the kinetics of TOL in rats following single and multiroute exposures. The results suggest that internal dose arising from multiple routes is not necessarely comparable to the sum of the blood levels obtained for single route exposures. This phenomenon would be attributable to degree of saturation during aggregate exposures. Furthermore, the present study demonstrated that PBTK model can be used to predict/interpret blood levels associated with multiroute exposures to VOCs in drinking water, using toluene as a model substance.

Ce travail a consisté à analyser, par des approches toxicocinétiques (TK) et mécanistiques, les effets oestrogéniques du Bisphenol A (BPA) sur un biomarqueur précoce et sensible : la sécrétion de l'hormone lutéinisante (LH) chez la brebis prépubère ovariectomisée. La plus faible concentration plasmatique en BPA induisant une inhibition de LH s'est avérée proche des concentrations maximales décrites chez l'Homme. Cette inhibition de LH pourrait impliquer une inhibition des systèmes neuronaux à kisspeptine. L'approche TK comparative d'espèces a montré que la clairance du BPA est toujours élevée, proche du débit sanguin hépatique. Pour une exposition à la dose journalière admissible, cette approche permet de prédire chez l'Homme des concentrations en BPA très inférieures à celles associées à une inhibition de LH dans notre modèle. / The goal of this thesis was to analyse through toxicokinetic (TK) and mechanistic approaches the estrogeno-mimetic effects of bisphenol A (BPA) on a precocious and sensitive biomarker: LH secretion in ovariectomized female lambs. The lowest plasma BPA concentrations associated to an inhibition of LH secretion appeared to be close to the highest one reported in human. LH suppression could be mediated by an inhibition of hypothalamic kisspeptin systems. The multispecies TK approach showed that BPA clearance is always high and equivalent to the liver blood flow. For an exposure scheme corresponding to the tolerable daily intake, this approach allows to predict human BPA concentration much lower than the one associated to LH inhibition in our highly sensitive lamb model.

Le bisphénol A (BPA), ubiquitaire dans l'environnement, est reconnu comme étant un perturbateur endocrinien (PE). La forte réactivité du BPA avec le chlore entraine la formation de dérivés chlorés du BPA (ClxBPA), possédant une activité perturbatrice endocrinienne supérieure au BPA. En santé environnementale, l'évaluation du risque chez l'homme implique notamment la mise en place d'études de biomonitoring et de toxicocinétique nécessitant l'analyse des micropolluants environnementaux dans les milieux biologiques.Afin d'estimer l'exposition des populations au BPA et ClxBPA, une méthode d'analyse par LC-MS/MS du BPA et des ClxBPA non conjugués a été validée dans l'urine. Cette méthode a ensuite été modifiée afin d'améliorer la rapidité et la sensibilité du dosage, et a été appliquée à la mesure de l'exposition aux PE dans une cohorte de femmes enceintes.L'étude de la toxicocinétique du BPA montre la formation de dérivés conjugués, éliminés par voie urinaire. Classiquement, pour la mesure des dérivés conjugués, des méthodes indirectes utilisant la déconjugaison enzymatique sont proposées. Dans ce cadre, nous avons développé une méthode originale permettant de valider l'efficacité de la déconjugaison. Si la mesure indirecte des métabolites après déconjugaison semble plus aisée, il reste néanmoins plus rationnel de doser directement l'analyte recherché. C'est pourquoi, après synthèse des substances étalons, nous avons pu développer, pour la 1ère fois, une méthode de dosage des dérivés glucuronides et sulfates du BPA et du Cl2BPA dans l'urine.Ce travail propose, à travers notamment le développement de méthodes d'analyse, des outils fiables pour la mesure de l'exposition aux PE. / Bisphenol A (BPA), a well-known endocrine disruptor (ED), is ubiquitously found in the environment. The high reactivity of BPA with chlorine results in the formation of chlorinated derivatives of BPA (ClxBPA), having a higher endocrine disrupting activity than BPA. In the field of environmental health sciences, human risk assessment implies, in particular, to perform biomonitoring and toxicokinetic studies requiring the analysis of environmental micropollutants in biological matrices. To estimate population exposure to BPA and ClxBPA, a LC-MS/MS method to assay BPA and ClxBPA was validated in urine. This method was then modified to improve the speed and sensitivity of the assay, and was applied to the measurement of ED exposure in a cohort of pregnant women.Toxicokinetic studies of BPA report the formation of conjugates, excreted in urine. Conventionally, for the measurement of conjugated derivatives, indirect methods using enzymatic deconjugation are proposed. In this context, we have developed an original method for validating the deconjugation efficiency.If the indirect measurement of metabolites after deconjugation appears easier, it is more rationale to assay directly the metabolite. Therefore, after synthesis of analytical standards, we were able to develop, for the first time, a method for assaying glucuronides and sulfates BPA and Cl2BPA derivatives in urine.This work offers, especially through the development of analytical methods, reliable tools for assessing human exposure to ED.