Le CaP est fréquent et demeure une cause principale de mortalité et de morbidité chez l'homme. Il persiste un dilemme clinique concernant la prise en charge optimale des patients atteints de CaP en maladie localisée en raison de l'estimation imparfaite du risque de progression. Ainsi, il importe de développer de nouveaux biomarqueurs pour améliorer la classification du risque de progression après un traitement à visée curative. Le CaP est une maladie hormono-sensible pour laquelle les voies des estrogènes demeurent encore peu étudiées. Certaines études récentes supportent une association entre les niveaux des dérivés de l'estradiol et le risque de CaP. Nous croyons que l'estradiol (E₂) et ses dérivés des voies de la 2-, 4- et 16- hydroxylation, pourraient représenter des marqueurs de progression en raison de leurs propriétés de nature proliférative, angiogénique et apoptotique. La quantification absolue et précise de ces dérivés est désormais possible en raison du développement d'une méthode robuste de spectrométrie de masse en tandem avec chromatographie liquide par notre équipe de recherche. Notre étude portait sur l'évaluation de l'association entre les niveaux urinaires des dérivés de l'estradiol et les issues oncologiques défavorables, soient la récidive biochimique, la survenue de métastases et le décès. Des hommes atteints d'un CaP en stade de maladie localisée ont été sélectionnés dans la cohorte prospective et multi-institutionnelle PROCURE pour les étapes de découverte (n=259) et de validation (n=253). Notre étude a montré que la voie de la 16-hydroxylation semble favorable (rapport de risque (HR) entre 0.74-0.75; p<0.006) mettant en évidence un risque plus faible de récidive biochimique. À l'inverse, la voie de la 2-hydroxylation semble défavorable avec un risque accru de développer une maladie métastatique et de décès de près de 1.6 fois (p=0.028). Le potentiel prédictif de ces dérivés de l'estradiol est supporté par la plausibilité biologique. Ces composés stéroïdiens semblent pertinents à étudier plus en détail comme marqueurs pronostiques potentiels en CaP. / Prostate cancer (PCa) is a main and persisting cause of mortality and morbidity in men. A clinical equipoise remains concerning the optimal management of localized PCa. Indeed, the estimation of the risk of progression still needs to be perfected. Hence, the development or improvement of biomarkers to improve the estimation of the risk of progression after curative-aimed treatment is needed. PCa is a hormone-sensible disease in which estrogenic hormones have not been studied extensively. There were recent studies that supported an association between E₂ derivates and PCa risk. We believe that the E₂ derivates of the 2-, 4- and 16-hydroxylation could represent markers of progression risk through their proliferative, angiogenic and apoptotic related properties. The absolute and comprehensive quantification of these derivates was recently made possible with the development, by our research team, of a robust tandem mass spectrometry with liquid chromatography method. Our study aimed to estimate the associations between urinary levels of E₂ derivates and unfavorable oncologic outcomes, namely biochemical recurrence, metastasis, and death. Men with localized PCa were selected in the prospective and multi-institutional PROCURE cohort for the discovery cohort (n=259) and validation cohort (n=253). Our study has demonstrated that the 16-hydroxylation pathway seemed favorable and associated with a decreased risk of biochemical recurrence (hazard ratio between 0.74-0.75; p<0.006). On the contrary, the 2-hydroxylation pathway seemed unfavorable and associated with an increased risk of metastasis or death by close to 1.6-fold (p=0.028). The potential of E₂ derivates as biomarkers of progression is supported by biological plausibility and clinical evidence. Hence, these steroid compounds are most relevant targets that must be further studied as potential prognostic biomarkers of PCa.

L'acrylamide (AA) est une substance cancérigène formée lors de la cuisson à haute température d'aliments à forte teneur en amidon comme les frites et croustilles. Les objectifs de cette étude étaient d'établir une relation entre l'apport alimentaire en AA et les biomarqueurs de dose interne, ainsi qu'entre ces derniers et les cassures à l'ADN lymphocytaire, un biomarqueur d'effet génotoxique précoce, chez des adolescents montréalais. Deux cent adolescents âgés de 10 à 17 ans habitant Montréal, au Canada, ont été recrutés. Leurs caractéristiques sociodémographiques et leurs habitudes de vie ont été documentées par questionnaire. Les concentrations d'AA et de ses metabolites ont été mesurées dans 195 échantillons d'urine (collectés sur une période de 12 h) à l'aide d'un chromatographe en phase liquide couplé à un spectromètre de masse en tandem (LC-MS/MS). Les niveaux d'adduits à l'hémoglobine ont aussi été mesurés par LC-MS/MS dans 165 échantillons sanguins. Les cassures à l'ADN lymphocytaire ont été mesurées par le test des comètes en conditions alcalines à partir de 130 échantillons. Les deux principaux metabolites urinaires étaient le N-acétyl-cystéine-S-propionamide (NACP) et le NACP-sulfoxyde (NACP-S), avec des concentrations moyennes respectives de 31,2 et 14,2 umol/mol de creatinine (moyennes géométriques). Les concentrations moyennes de AAVal (adduit de l'acrylamide avec la valine) et GAVal (adduit du glycidamide, un metabolite de l'AA, avec la valine) étaient respectivement de 45,4 et 45,6 pmol/ g de globine. Ces deux adduits ont été détectés dans tous les échantillons à des niveaux similaires à ceux mesurés chez des Américains du même groupe d'âge. Les analyses multivariées ont révélées que la somme des concentrations urinaires de NACP et NACP-S est associée avec l'apport alimentaire moyen de AA durant les deux jours précédent les prélèvements (p < 0,0001) tandis que la somme des niveaux d'adduits AAVal et GAVal est associée à l'apport alimentaire journalier moyen durant le mois précédent les prélèvements (p < 0,0001) ainsi qu'au tabagisme passif (p < 0,05). Les biomarqueurs d'exposition n'étaient pas corrélés aux cassures à l'ADN lymphocytaire. Les concentrations urinaires de NACP et de NACP-S reflètent l'exposition récente à l'acrylamide, alors que niveaux des adduits AAVal et GAVal reflètent une exposition à plus long terme. L'exposition à l'AA chez ce groupe d'adolescents ne semble pas suffisamment élevée pour induire des dommages à l'ADN lymphocytaire.

La consommation de produits de la mer s’accompagne d’une exposition élevée au méthylmercure (MeHg) chez la population crie du Nord du Québec. Afin d’obtenir des pistes quant aux conséquences de cette exposition sur la santé de cette population autochtone, une étude de type métabonomique a été réalisée. Cette approche permet d’analyser les variations des concentrations de nombreux métabolites dans les fluides biologiques entre différents groupes de sujets. Par le biais d’analyses statistiques, il est possible d’obtenir de nouvelles informations sur les voies métaboliques altérées par le MeHg et de découvrir des biomarqueurs d’effets précoces générés par cette substance. Pour réaliser cette étude, 83 participants ont été recrutés afin de constituer trois groupes: un groupe de référence du sud du Québec, un groupe de cris montrant des faibles concentrations sanguines en mercure total (<10 nmol/L) et un groupe de cris montrant des fortes concentrations sanguines en mercure total (> 72 nmol/L). Les échantillons d’urine des participants, obtenus après un jeune de 12 heures, ont été analysés à l’aide d’un chromatographe en phase gazeuse ou liquide couplé à un spectromètre de masse de type temps de vol (LC-TOF-MS et GC-TOF-MS). Des tests bi- et multivariés des données LC-TOF-MS ont permis de cibler 11 biomarqueurs potentiels différents chez l’homme alors que deux l’ont été chez la femme. À partir des données du GC-TOF-MS, quatre candidats ont été observés chez l’homme, incluant l’acide lactique, l’adénosine et le xylose. Des analyses préliminaires par LC-Q-TOF-MS ont été effectuées pour caractériser certains métabolites ciblés. D’autres travaux seront nécessaires afin d’identifier la structure de ces biomarqueurs potentiels.

Cette thèse de doctorat vise à améliorer notre compréhension de la récupération des nutriments à partir de l'urine séparée à la source, y compris l'azote, le phosphore et le potassium. L'objectif général est de parvenir à une récupération concomitante de ces trois macronutriments. Plus précisément, il s'agit d'intégrer techniquement l'extraction de l'ammoniac, l'adsorption de Na-chabazite et de biochar, et la précipitation de struvite, dans le but d'améliorer l'efficacité de la récupération et la faisabilité économique. La principale nouveauté réside dans l'intégration technique, avec un accent particulier sur la récupération du potassium. Ainsi, la présente étude doctorale commence par une revue complète de la littérature (chapitre I), suivie de deux parties de recherche scientifique axées sur le travail expérimental avec de l'urine hydrolysée et de l'urine fraîche (chapitres II et III), respectivement, et se termine par une évaluation technico-économique dans le chapitre IV. Le chapitre I a fourni un examen critique de l'intégration des trois technologies physicochimiques clés de récupération des nutriments mentionnées ci-dessus du point de vue de la description technique du processus, de l'échelle actuelle d'application et des défis potentiels et perspectives à venir. En se concentrant principalement sur la récupération du K, le chapitre II a identifié la Na-chabazite comme un adsorbant de K approprié en raison de son efficacité de récupération du K de 91,2 % dans une solution de KCl et de sa capacité supplémentaire de récupération du P. Il a également mis en évidence la molarité élevée du Na-chabazite dans une solution de KCl. L'étude a également mis en évidence la forte molarité du NH₄⁺-N comme principal obstacle à la récupération concomitante des nutriments à partir de l'urine hydrolysée. Pour faire face à cette concurrence, l'étude menée dans le chapitre II a suivi une voie technique conventionnelle et a proposé une stratégie d'intégration technique, atteignant une efficacité de récupération de 98% pour NH₄⁺-N, 97% pour PO₄³⁻-P, et 78% pour K⁺ dans l'urine hydrolysée. Dans le chapitre III, une nouvelle approche a été introduite pour récupérer K⁺ et N sous forme d'urée à partir d'urine fraîche, empêchant ainsi la compétition entre K⁺ et NH₄⁺. Cette intégration technique innovante a permis d'atteindre une efficacité de récupération de 93% pour l'azote, 98% pour le phosphore et 81% pour le potassium dans l'urine fraîche. L'évaluation technico-économique du chapitre IV a révélé que le processus innovant nécessite environ 650 000 CAD de moins en dépenses d'investissement et devrait atteindre son seuil de rentabilité dès la 21ème année. Parallèlement, elle a également permis de comprendre les scénarios optimaux de mise en œuvre des deux procédés de récupération des nutriments, facilitant ainsi leur application potentielle à l'échelle pilote ou à grande échelle. En abordant l'effet compétitif du NH₄⁺ sur la récupération du K⁺, cette recherche contribue à la récupération efficace et concomitante des macronutriments à partir de l'urine hydrolysée et de l'urine fraîche. Elle donne accès à des connaissances de pointe sur la récupération des nutriments à partir des eaux usées et inspire des recherches futures pour de nouvelles avancées dans ce domaine. / This PhD thesis aims to enhance our comprehension of nutrient recovery from source-separated urine, including nitrogen, phosphorus, and potassium. The general objective is to achieve concomitant recovery of these three macronutrients. Specifically, it involves technical integration of ammonia stripping, Na-chabazite and biochar adsorption, and struvite precipitation, with the goal of advancing the recovery efficiency and economic feasibility. The primary novelty lies in the technical integration with a specific focus on potassium recovery. Thus, the present PhD study begins with a comprehensive literature review (Chapter I), followed by two sections of scientific research focusing on experimental work with hydrolyzed urine and fresh urine (Chapters II and III, respectively), and concludes with a techno-economic assessment in Chapter IV. Chapter I provided a critical review on the integration of the abovementioned three technologies from the perspective of process technical description, the current scale of application and potential challenges and perspectives ahead. With a primary focus on K recovery, Chapter II identified Na-chabazite as a suitable K adsorbent due to its K recovery efficiency of 91.2% in KCl solution and additional P recovery capacity. It also highlighted the high molarity of NH₄⁺-N as the main obstacle for concomitant nutrient recovery from hydrolyzed urine. To address this competition, the study conducted in Chapter II followed a conventional technical pathway and proposed a technical integration strategy, achieving a recovery efficiency of 98% for NH₄⁺-N, 97% for PO₄³⁻-P, and 78% for K⁺ in hydrolyzed urine. In Chapter III, a novel approach was introduced to recover K⁺ and N as urea from fresh urine, thereby preventing the competition between K⁺ and NH₄⁺. This innovative technical integration achieved a recovery efficiency of 93% for N, 98% for P, and 81% for K in fresh urine. The techno-economic assessment in Chapter IV revealed that the innovative process requires approximately 650,000 CAD less in capital expenditure and is expected to reach its break-even point as early as the 21st year. Meanwhile, it offered insights into the optimal scenarios for implementing both nutrient recovery processes, facilitating their potential pilot or full-scale application. By addressing the competitive effect of NH₄⁺ on K+ recovery, this research contributes to the efficient and concomitant recovery of macronutrients from both hydrolyzed and fresh urine. It provides access to state-of-the-art knowledge regarding nutrient recovery from wastewater and inspire future research for further advancements in this field.