Les nanoparticules (NP) figurent aux premiers rangs des contaminants émergents prioritaires dans le champ de surveillance des grands organismes de santé et sécurité du travail. Parmi les NP les plus utilisées, on peut citer les NP d’argent (Ag). L’exposition humaine aux NP d’Ag augmente alors inévitablement avec l’accroissement de leur production et leur utilisation généralisée ce qui suscite des préoccupations sur les risques à la santé. L'objectif du projet est de mieux documenter le devenir des NP d’Ag dans l’organisme, à partir d’études expérimentales chez l’animal exposé sous différentes conditions par inhalation, la principale voie d’exposition des travailleurs. Ces informations sont nécessaires pour le développement sécuritaire de ces nouvelles technologies. Dans un premier temps, le profil toxicocinétique des NP d’Ag inhalées a été documenté. Les rats ont été exposés « nez seulement » à des NP de 20 nm pendant 6 h à une concentration cible de 15 mg/m3. L'évolution temporelle de l'élément Ag dans les poumons, le sang, les tissus et les excrétas a été déterminée pendant 14 jours après le début de l'inhalation. La cinétique des NP d’Ag inhalées a été ensuite comparée avec la cinétique d’une forme soluble de l’élément Ag suite à l’exposition au nitrate d’argent (AgNO3) dans de mêmes conditions expérimentales pour mieux comprendre leur comportement, principalement, en raison de leur dissolution et leur capacité à libérer progressivement des ions Ag+ en milieu biologique. Ainsi, dans un dernier temps, dans le but de déterminer la meilleure métrique à utiliser pour mieux évaluer les risques associés à ces NP d’Ag, nous avons étudié l’impact de la cinétique entre un nombre plus faible et un nombre plus élevé de particules. Les profils cinétiques des NP d’Ag inhalées ont montré que la fraction de la dose inhalée qui a atteint les poumons est rapidement éliminée au cours des 72 premières heures suivant l'inhalation, puis la fraction restante de la dose est lentement éliminée par la suite. La dose inhalée éliminée des poumons semble être transférée dans la circulation systémique et atteint un maximum entre 48 et 72 h après l'inhalation. Cependant, les niveaux d'Ag dans le sang étaient faibles, ce qui suggère une biodistribution rapide dans les tissus tels que le foie, l’organe cible des NP d’Ag chez le rat après inhalation. Une translocation vers le bulbe olfactif et les ganglions lymphatiques était évidente durant l'exposition par inhalation de 6 h jusqu'à 6 h après la fin de l'exposition, démontrant l’occurrence d’un transport direct des NP d’Ag via le nerf nasal par le transport axonal et via la circulation lymphatique après la clairance pulmonaire, respectivement. Les profils d'excrétion ont également révélé que l'excrétion fécale est la voie d'excrétion dominante pour les NP d’Ag. Les résultats obtenus après l'inhalation d'AgNO3 ont montré des différences dans la cinétique de l’Ag sous la forme soluble par rapport à la forme insoluble (nanoparticulaire) avec des niveaux plus élevés dans le sang, le tractus GI et les tissus extrapulmonaires, mais des niveaux plus faibles dans les poumons. En plus de ces observations, l'évolution temporelle de l’Ag dans le tube digestif et les fèces après l'exposition à la forme soluble était associée à une réabsorption intestinale de l'Ag. Une fraction plus élevée de la dose a été également récupérée dans les reins et l'urine pour les formes solubles d’Ag; en effet, la filtration glomérulaire des agrégats de NP d’Ag peut être limitée alors que le cation monovalent dissous peut plus facilement passer dans le filtrat du sang. Notre étude a également révélé des différences significatives dans les profils temporels de l'Ag dans les poumons, le sang, les ganglions lymphatiques et le tractus gastro-intestinal entre les rats exposés à des aérosols de NP d'Ag avec un nombre faible et un nombre élevé de particules, mais dont la concentration massique est identique. Certaines similitudes entre les deux conditions ont également été notées, telles que la distribution tissulaire relative, le temps jusqu'aux niveaux de pointe (Tmax) et les profils d'excrétion. Cependant, pour confirmer si le modèle de biodistribution des NPs d'Ag est conditionné par le nombre de particules, des investigations supplémentaires sont nécessaires. / Nanoparticles (NPs) are among the top priority emerging contaminants in the monitoring field of the major occupational health and safety organizations. Among the most widely used nanoparticles, we can cite silver nanoparticles (Ag). Human exposure to Ag NPs inevitably increases with the increase in their production and their widespread use which raises concerns about the health risks. The objective of the project is to better document the fate of Ag nanoparticles in the body, based on experimental studies in animals exposed under different conditions by inhalation, the main route of exposure for workers. This information is necessary for the safe development of these new technologies. First, the toxicokinetic profile of inhaled Ag NPs was documented. Rats were exposed "nose only" to 20 nm NPs for 6 h at a target concentration of 15 mg/m3. The temporal evolution of the Ag element in the lungs, blood, tissues and excreta was determined for 14 days after the start of inhalation. Thus, to better understand their behavior, mainly because of their dissolution and their capacity to progressively release Ag+ ions in the biological medium, the kinetics of inhaled Ag NPs were compared with the kinetics of a soluble form of the element Ag following exposure to silver nitrate (AgNO3) under the same experimental conditions. Thus, as a last step, in order to determine the best metric to use to better assess the risks associated with these Ag NPs, we studied their kinetic from inhalation studies by comparing the effect of a lower -number with a higher- number of particles. The kinetic profiles of inhaled Ag nanoparticles showed that the fraction of the inhaled dose that reached the lungs is rapidly eliminated during the first 72 hours after inhalation, and the remaining fraction of the dose is slowly eliminated thereafter. The inhaled dose cleared from the lungs appears to be transferred to the systemic circulation and reaches a maximum between 48 and 72 hours after inhalation. However, Ag levels in the blood were low, suggesting rapid biodistribution to tissues such as the liver, the target organ of Ag nanoparticles in rats after inhalation. A translocation of Ag NPs in olfactory bulbs and lymph nodes was apparent, demonstrating the occurrence of direct transport of Ag NPs through nasal nerve by axonal transport and via lymphatic circulation after lung clearance, respectively. The excretion profiles also revealed that fecal excretion is the dominant excretion route for Ag nanoparticles. The results obtained after inhalation of AgNO3 showed differences in the kinetics of soluble AgNO3 compared to insoluble Ag NPs, with higher levels in blood, GI tract and extrapulmonary tissues, but lower levels in lungs. In addition to these observations, the time courses of Ag elements in the GI tract and feces following ionic form exposure were compatible with an intestinal reabsorption of Ag. A higher fraction of the dose was further recovered in kidneys and urine after AgNO3 inhalation compared to Ag NP inhalation. Indeed, filtration of Ag NP aggregates may be restricted while the dissolved Ag+ monovalent ion can more easily pass into the filtrate from blood. Our study also revealed significant differences in the time profiles of Ag element in lungs, blood, lymphatic nodes and GI tract between rats exposed to Ag NPs aerosols of lower- and higher-total particle number counts, but with the same mass concentration. Some similarities between the two conditions were also noted, such as the relative tissue distribution, time-to-peak levels (Tmax) and excretion profiles. However, to confirm if the biodistribution pattern of Ag NPs is conditioned by the particle number, further investigations are needed.

La surveillance biologique de l’exposition est reconnue comme approche privilégiée pour évaluer l’exposition aux pesticides pyréthrinoïdes en milieu de travail. Néanmoins, les niveaux d’exposition peuvent être influencés par plusieurs facteurs, dont la coexposition. L’objectif général du projet de thèse était d’évaluer l’impact de la coexposition sur les biomarqueurs d’exposition aux pyréthrinoïdes, par une étude animal in vivo, d’une part, et chez les travailleurs agricoles, d’autre part. En utilisant le pyréthrinoïde lambda-cyhalothrine (LCT) et le fongicide captane comme pesticides sentinelles pour l’étude de cette coexposition, trois objectifs spécifiques ont été établis et ont fait l’objet de trois articles. Dans le premier article, des groupes de rats ont été exposés par gavage à la LCT seule (2,5 ou 12,5 mg/kg p.c.) ou à un mélange binaire de LCT et de captane (2,5/2,5 ou 2,5/12,5 ou 12,5/12,5 mg/kg p.c.). Des collectes de sang et d’excrétas (urine et fèces) ont été effectuées à des intervalles prédéterminés jusqu'à 48 heures après dosage, afin d'établir les profils temporels des principaux métabolites de la LCT (CFMP, 3-PBA et 4-OH3-PBA). Les profils temporels du CFMP et 3-PBA dans le plasma, l'urine et les fèces étaient similaires après exposition à la dose de 2.5 mg/kg pc de LCT seule ou en combinaison avec le captan. Cependant, les niveaux plasmatiques de 3-PBA étaient plus faibles dans le groupe coexposés à la dose élevée. L'excrétion urinaire du 4-OH3PBA était également plus elevée dans le groupe coexposé à cette dose. Dans le deuxième article, les profils temporels individuels des biomarqueurs d'exposition à la LCT chez des travailleurs appliquant des pesticides dans des champs de fraises ont été comparés après un épisode d'application de la LCT seule ou en coexposition avec le captane. Les participants ont fourni toutes leurs urines sur une période de trois jours suivant une application d'une formulation de pesticide contenant de la LCT seule (E1) ou de la LCT mélangée à du captane (E2), et dans certains cas après être retournés dans le champ traité (E3). Les métabolites de pyréthrinoïdes ont été mesurés dans tous les échantillons d'urine, en particulier le CFMP, 3-PBA et 4-OH3BPA. Il n'y avait pas de différences évidentes, attribuables à la coexposition, dans les profils individuels des concentrations en fonction du temps et dans l'excrétion cumulative des métabolites (CFMP, 3-PBA, 4-OH3BPA) après une exposition à la LCT seule ou en combinaison avec le captane. Dans le troisième article, une étude a été menée sur 87 travailleurs agricoles affectés à différentes tâches agricoles (application, désherbage, cueillette). Ces travailleurs ont fourni des échantillons d'urine avant et après l'application de LCT seule ou en combinaison avec du captane, ainsi qu'après des tâches dans les champs traités, avec également un échantillon de contrôle. Les concentrations des métabolites CFMP et le 3-PBA ont été mesurées dans les échantillons. À l'aide d'un questionnaire, les déterminants potentiels d'exposition incluant la tâche effectuée et les facteurs personnels ont également été documentés. Les analyses statistiques ont montré que la coexposition au captane n’induisait pas de changement dans les concentrations urinaires observés de 3-PBA et de CFMP. Seule la tâche professionnelle principale montrait une association avec les niveaux urinaires de ces métabolites. Comparativement aux tâches de désherbage ou de cueillette, la tâche d'application de pesticides était associée à des concentrations urinaires plus élevées de 3-PBA et de CFMP. En résumé, bien qu’un impact de la coexposition LCT-captan a été démontré expérimentalement à de fortes doses, l’étude chez les travailleurs a révélé que la coexposition ne contribuait pas significativement aux variations dans les concentrations des biomarqueurs d'exposition, aux niveaux d'exposition observés chez les travailleurs de la culture de la fraise par rapport aux autres facteurs qui contribuent à cette variabilité. Cette étude a également confirmé les données antérieures suggérant que les applicateurs étaient plus exposés que les travailleurs affectés à des tâches telles que le désherbage et la cueillette. Cette recherche a le potentiel d'améliorer la compréhension de l'impact de la coexposition par rapport à d’autres facteurs sur les niveaux de biomarqueurs d’exposition aux pyréthrinoïdes ; elle contribue ainsi à mieux interpréter les données de biosurveillance. / Biological exposure monitoring is recognized as the preferred approach for assessing exposure to pyrethroid pesticides in the workplace. Nevertheless, exposure levels can be influenced by several factors, including coexposure. The overall aim of the thesis project was to assess the impact of coexposure on biomarkers of exposure to pyrethroids, through an in vivo animal study on the one hand, and in agricultural workers on the other. Using the pyrethroid lambda-cyhalothrin (LCT) and the fungicide captan as sentinel pesticides for the study of this coexposure, three specific objectives were established and were the subject of three published articles. In the first paper, groups of rats were exposed by gavage to LCT alone (2.5 or 12.5 mg/kg bw) or to a binary mixture of LCT and captan (2.5/2.5 or 2.5/12.5 or 12.5/12.5 mg/kg bw). Blood and excreta (urine and faeces) were collected at predetermined intervals up to 48 hours after dosing, to establish the temporal profiles of the main LCT metabolites (CFMP, 3-PBA and 4-OH3-PBA). The temporal profiles of CFMP and 3-PBA in plasma, urine and feces were similar after exposure to 2.5 mg/kg bw of LCT alone or in combination with captan. However, plasma levels of 3-PBA were lower in the high-dose co-exposure group. Urinary excretion of 4-OH3PBA was also higher in the high-dose coexposure group. In the second paper, individual temporal profiles of LCT exposure biomarkers in workers applying pesticides in strawberry fields were compared after an episode of LCT application alone or in coexposure with captan. Participants provided all their urine over a three-day period following application of a pesticide formulation containing LCT alone (E1) or LCT mixed with captan (E2), and in some cases after returning to the treated field (E3). Pyrethroid metabolites were measured in all urine samples, in particular CFMP, 3-PBA and 4-OH3BPA. No differences were observed in individual concentration-time profiles or in the cumulative excretion of metabolites (CFMP, 3-PBA, 4-OH3BPA) after exposure to LCT alone or in combination with captan. In the third article, a study was carried out on 87 farm workers assigned to different agricultural tasks (application, weeding, picking). These workers provided urine samples before and after the application of LCT alone or in combination with captan, as well as after tasks in treated fields, with also a control sample. Concentrations of the metabolites CFMP and 3-PBA were measured in the samples. Using a questionnaire, potential determinants of exposure including the task performed and personal factors were also documented. Statistical analyses showed that coexposure to captan did not lead to any change in the observed urinary concentrations of 3-PBA and CFMP. Only the main occupational task showed an association with urinary levels of these metabolites. Compared with weeding or picking tasks, the pesticide application task was associated with higher urinary concentrations of 3-PBA and CFMP. In summary, although an impact of LCT-captan coexposure has been demonstrated experimentally at high LCT doses, the field study revealed that coexposure did not contribute significantly to variations in exposure biomarker concentrations, at the exposure levels observed in strawberry crop workers compared to other factors contributing to this variability. This study also confirmed previous data suggesting that applicators were more exposed than workers assigned to tasks such as weeding and picking. This research has the potential to improve understanding of the impact of coexposure versus other factors on pyrethroid exposure biomarker levels, and thus contribute to better interpretation of biomonitoring data.

Dans le contexte libanais, les infrastructures de traitement et d’approvisionnement en eau potable ne sont pas optimales et il existe un manque de connaissances sur l’association entre la consommation d’eau et les niveaux d’exposition aux métaux et éléments traces. La présente étude est une première tentative faisant état de l'exposition aux métaux et aux éléments traces dans des sous-groupes de la population libanaise en utilisant une approche de biosurveillance multi-matrices. Les concentrations en 11 métaux et éléments traces (aluminium (Al), arsenic (As), cadmium (Cd), chrome (Cr), cuivre (Cu), fer (Fe), plomb (Pb), manganèse (Mn), sélénium (Se), uranium (U), zinc (Zn)) ont été mesurées dans des échantillons d'urine, de cheveux et d'ongles d’orteils d'un groupe de la population et les niveaux ont été comparés en fonction de l'âge, du sexe, du tabagisme, du statut économique, de la zone géographique et de la source d'eau potable. Alors que la plupart des concentrations urinaires et d'ongles n'étaient pas statistiquement différentes entre les hommes et les femmes, les concentrations mesurées d'éléments dans les cheveux étaient statistiquement plus élevées chez les femmes que chez les hommes. Les concentrations urinaires d'Al, Cu, Se et Zn étaient statistiquement plus élevées chez les enfants comparativement aux adolescents et aux adultes. Les concentrations de plusieurs éléments dans les cheveux et les ongles (As, Cd, Pb, Mn, Se dans les cheveux et les ongles plus Al, Fe dans les ongles d’orteils) étaient significativement plus élevées chez les enfants que chez les adolescents et/ou adultes (MG chez les enfants vs. les adolescents vs. les adultes dans les cheveux: 0,009 vs 0,009 vs. 0.005 µg As/g (p<0,01); 0,046 vs. 0,016 vs. 0,022 µg Cd/ g (p<0,05); 1,16 vs. 0,580 vs. 0,627 µg Pb/g (p<0,1); 0,305 vs. 0,168 vs. 0,275 µg Mn/g (p<0,1); 0,365 vs. 0,370 vs. 0,217 µg Se/g (p<0,05) et dans les ongles d’orteils : 17,0 vs. 14,3 vs. 7,31 µg Al/g et 56,9 vs. 46,0 vs. 23,8 µg Fe/g (p<0,05). Le statut tabagique n’a aucune influence sur les concentrations de As, cd et Pb. Les niveaux de Cd, Pb et Mn étaient également statistiquement plus élevés dans les échantillons des sous-groupes ayant un statut économique inférieur (Cd et Pb dans les 3 matrices urines, cheveux et ongles d’orteils respectivement de 0,223 µg Cd/L(p<0,1); 0,062 µg Cd/ g (p<0,05) et 0,038 µg Cd/ g (p<0,01); 1,16 µg Pb/L(p<0,05); 1,84 µg Pb/ g (p<0,01) et 0,840 µg Pb/ g (p<0,01) et Mn dans les cheveux et ongles d’orteils respectivement de 0,434 µg Mn/ g (p<0,05); 0,689 µg Mn/g (p<0,05). Les mêmes tendances ont été observées pour la stratification en fonction de la zone géographique, mais la différence n'était pas statistiquement significative, sauf pour le Pb dans l'urine où les participants de Beyrouth centre avaient des niveaux urinaires significativement moins élevés que les autres zones (0,560 µg Pb/L(p<0,01). Très peu de corrélations ont été identifiées entre les sources d’eau potable et les concentrations des métaux et éléments traces dans les urines, cheveux et ongles d’orteils. Cependant, une corrélation a été trouvée entre les niveaux d’As, Cd et Pb dans les cheveux et les ongles d’orteils respectivement (r = 0,4, p<0,05); (r = 0,310, p<0,05) et (r = 0.,270, p<0,1). Dans l’ensemble, les résultats ont montré que la population était exposée à des concentrations plus élevées de certains métaux que les autres populations, une attention particulière doit être accordée à l'exposition aux As, Cd et Pb, Mn et Se. Bien que la source d'eau n'ait pas contribué à la différence dans les niveaux d'exposition, les niveaux de certains métaux et éléments traces différaient selon l'âge, le sexe, les zones géographiques de résidence et le statut économique. Il pourrait être pertinent d'étendre ce type d'enquête à une initiative de biosurveillance humaine à grande échelle dans la population libanaise afin de valider et de généraliser les résultats et d'observer les tendances temporelles dans le temps. / In the Lebanese context, drinking water treatment and supply infrastructures are not optimal and it exists a lack of knowledge on the association between water consumption and levels of exposure to metals and trace elements. The present study is a first attempt reporting exposure to metals and trace elements in subgroups of the Lebanese population using a multi-matrix biomonitoring approach. Concentrations of 11 metals and trace elements (aluminum (Al), arsenic (As), cadmium (Cd), chromium (Cr), copper (Cu), iron (Fe), lead (Pb), manganese (Mn), selenium (Se), uranium (U), zinc (Zn)) were measured in urine, hair and toenail samples from a population group and the levels were compared according to the age, gender, smoking status, economic status, geographic area, and source of drinking water. While most urinary and nail concentrations were not statistically different between men and women, measured element concentrations in hair were statistically higher in women than in men. Urinary concentrations of Al, Cu, Se and Zn were statistically higher in children compared to adolescents and adults. Concentrations of several elements in hair and nails (As, Cd, Pb, Mn, Se in hair and toenails plus Al, Fe in toenails) were significantly higher in children than in adolescents and/or adults (MG in children vs. adolescents vs. adults in hair: 0.009 vs. 0.009 vs. 0.005 µg As/g (p<0.01); 0.046 vs. 0.016 vs. 0.022 µg Cd/g (p< 0.05), 1.16 vs. 0.580 vs. 0.627 µg Pb/g (p<0.1), 0.305 vs. 0.168 vs. 0.275 µg Mn/g (p<0.1), 0.365 vs. 0.370 vs. 0.217 µg Se/g (p<0.05) and in the nails: 17.0 vs. 14.3 vs. 7.31 µg Al/g and 56.9 vs. 46.0 vs. 23.8 µg Fe/g. Smoking status has no influence on the concentrations of metals and trace elements. The levels of Cd, Pb and Mn were also statistically higher in the samples of the subgroups with a lower economic status (Cd and Pb in the 3 matrices urine, hair and toenails respectively of 0.223 µg Cd/L (p<0, 1);0.062 µg Cd/g (p<0.05) and 0.038 µg Cd/g (p<0.01);1.16 µg Pb/L(p<0.05);1.84 µg Pb/ g (p<0.01) and 0.840 µg Pb/g (p<0.01) and Mn in hair and toenails respectively 0.434 µg Mn/g (p<0.05), 0.689 µg Mn/g (p <0.05). The same trends were observed for stratification according to geographical area, but the difference was not statistically significant, except for Pb in urine where participants from central Beirut had significantly lower urinary levels than the others zones (0.560 µg Pb/L (p<0.01). Very few correlations have been identified between the sources of drinking water and the concentrations of metals and trace elements in urine, hair and toenails. However, a correlation was found between As, Cd and Pb levels in hair and toenails respectively r = 0.4, p<0.05), r = 0.310, p<0.05) and r = 0.270, p<0.1). Overall, the results showed that the population was exposed to higher concentrations of some metals than other populations, particular attention should be paid to exposure to As, Cd and Pb, Mn and Se. Although water source did not contribute to the difference in exposure levels, levels of some metals and trace elements differed by age, sex, smoking status, geographic areas of residence, and economic status. It might be relevant to extend this type of investigation to a large-scale human biomonitoring initiative in the Lebanese population in order to validate and generalize the results and to observe temporal trends over time.

Avec plus de 350 000 produits chimiques utilisés et de nouveaux arrivant sur le marché chaque année, des outils rapides et à coûts réduits sont nécessaires pour l'étude de ces produits. L’évaluation des risques pour ces produits est généralement faite à partir d’études animales, mais celles-ci présentent plusieurs limitations. Par exemple, évaluer le potentiel cancérogène d’une substance prendre jusqu'à trois ans et coûter six millions de dollars. En outre, il a été démontré que les modèles animaux n'ont qu'un faible pouvoir prédictif par rapport aux effets chez l’humain. Pour surmonter ces obstacles, on assiste actuellement à un mouvement mondial en faveur du développement et de l'acceptation de nouvelles approches méthodologiques (NAM) pour la priorisation des produits chimiques et l'évaluation des risques. Notre objectif était d’élaborer et d'évaluer une nouvelle approche d’extrapolation in vitro à in vivo (IVIVE) pour établir des niveaux d'exposition acceptables chez l'homme en combinant des des études in vitro et des outils de modélisation toxicologique. À cette fin, nous avons développé et évalué un outil informatique utilisé dans l'approche IVIVE et mené des études de cas sur deux produits chimiques pour lesquels étaient disponibles des données in vitro, des modèles d'exposition, et des études épidémiologiques associant l’exposition à des effets néfastes chez l’humain. Dans le premier article, nous avons développé et évalué un modèle de bilan de masse dynamique (IV-MBM DP v1.0) pour estimer les concentrations intracellulaires au cours d'expériences in vitro avec administration répétée, incluant une description du transport facilité. Pour évaluer la précision du modèle, nous avons paramétré et appliqué le modèle à des scénarios de dose unique et de doses répétées, et évalué les concentrations estimées aux données empiriques. En outre, nous avons simulé des scénarios de dosage répété pour des produits chimiques organiques représentant une diversité de caractéristiques physico-chimiques, et nous avons comparé leur dispersion dans le système au fil du temps. Dans l'ensemble, pour les scénarios de dosage unique et répété, la concordance entre les données simulées et expérimentales a illustré le pouvoir prédictif du modèle. i Dans les deuxième et troisième articles, nous nous sommes concentrés sur l'utilisation et l'évaluation de notre nouvelle approche IVIVE en faisant deux études de cas impliquant l'exposition placentaire et lactationnelle à des polluants organiques persistants. La première étape de notre méthodologie a été la sélection d'un point de départ à partir d'une étude in vitro utilisant des cellules humaines. Ensuite, nous avons appliqué la modélisation benchmark dose pour obtenir la concentration associée à un changement relatif de 5% de la réponse par rapport au contrôle. Nous avons ensuite appliqué la modélisation de de bilan de masse pour déterminer la concentration cellulaire pour un point de départ conduisant à un changement de réponse de 5%. Un modèle toxicocinétique pour le transfert placentaire et par l’allaitement a ensuite été utilisé pour calculer la dose équivalente administrée et la concentration plasmatique associée, et des facteurs d'incertitude (variabilité interindividuelle (10) et sous-chronique à chronique (10)) ont été appliqués pour calculer les apports quotidiens tolérables et les équivalents de biosurveillance. Les équivalents de biosurveillance ont été comparés aux concentrations dans le sang de la mère et du cordon ombilical mesurées dans les études épidémiologiques. Nos études de cas portaient sur la neurotoxicité développementale du 2,2',4,4'-tétrabromodiphényléther (BDE-47) et sur l'obésogénicité du dichlorodiphényldichloroéthylène (p,p'-DDE). Pour les deux études, les apports quotidiens tolérables calculés en tenant compte des facteurs d’incertitude étaient plus faibles que les valeurs toxicologiques de référence déterminées sur la base d’études animales. En outre, les deux études de cas ont produit des équivalents de biosurveillance se situant dans la gamme des concentrations maternelles et du cordon ombilical mesurées dans les études épidémiologiques. Dans l'ensemble, l'évaluation de notre modèle de bilan de masse, ainsi que les valeurs conservatrices générées par l'approche IVIVE dans nos études de cas, renforcent la confiance dans les NAM, ce qui est essentiel pour leur adoption future par les organismes de réglementation. / With over 350,000 chemicals in use and more entering the market every year, cost-effective and time-efficient tools are necessary for the investigation of these products. Whole animal models are traditionally used and accepted by regulatory agencies; however, animal models carry multiple limitations. Specifically, animal models may take up to three years and six million dollars to investigate the carcinogenicity of a compound. Additionally, animal models have been shown to have poor predictive power for human safety. To overcome these obstacles, a global movement toward the development and acceptance of new alternative methods (NAMs) for chemical prioritization and risk assessment is taking place. Our objective was to develop and evaluate a novel in vitro to in vivo (IVIVE) approach to establish acceptable exposure levels in humans by combining novel in vitro and biological/computational modeling technologies for chemical safety assessment. To this end, we tested and evaluated a computational tool utilized in the IVIVE approach, and conducted proof-of-concept studies on two case chemicals with publicly available in vitro data, exposure models, and epidemiological studies demonstrating adverse health effects. In the first paper, we aimed to develop and evaluate a dynamic partitioning mass-balance model (IV-MBM DP v1.0) to estimate intracellular concentrations during in vitro experiments of repeat dosing, and incorporate facilitated transport into the model. To evaluate the model accuracy, we parametrized and applied the model to single dose and repeat dosing scenarios and assessed the output against empirical data. In addition, we simulated repeat dosing scenarios for organic chemicals with different properties and compared their dispersion within the system over time. Overall, for single and repeat dosing scenarios, concordance between simulated and experimental data illustrated the predictive power of the model. In the second and third papers, we focused on the use and evaluation of our novel IVIVE approach through case studies involving placental and lactational exposure to persistent organic pollutants. The first step of our methodology was the selection of a point of departure from an in vitro study utilizing human cells. Next, we applied benchmark dose modeling to obtain the nominal iv concentration at a 5% relative change in response from control. We subsequently applied mass- balance modeling to determine the cellular concentration for the POD leading to a 5% change in response. A toxicokinetic model for placental transfer and lactation was then used to calculate the administered equivalent dose and associated maternal and cord plasma concentration, and uncertainty factors (interindividual variability (10) and subchronic to chronic (10)) were applied to calculate tolerable daily intakes and biomonitoring equivalents. Biomonitoring equivalents were compared to concentrations in maternal and cord blood measured in epidemiological studies. Our case studies were on 2,2',4,4'-tetrabromodiphenyl ether (BDE-47) developmental neurotoxicity and dichlorodiphenyldichloroethylene (p,p’-DDE) obesogenicity. For both studies, calculated tolerable daily intakes accounting for uncertainty factors were more conservative than the reference doses determined through the use of whole animal models. Moreover, both case studies produced biomonitoring equivalents within the range of maternal and cord levels measured in epidemiological studies. Overall, assessment of our IV-MBM DP v1.0 mass-balance model, as well as the demonstrated protective quality of the IVIVE approach in our case studies, enhances confidence in NAMs, which is essential for their future adoption by regulatory agencies.