Les retardateurs de flamme bromés sont des agents ignifuges utilisés dans de nombreux produits manufacturés. Les plus courants sont les polybromodiphényl éther (PBDE), le tétrabromo-bisphénol A (TBBPA) et l'hexabromocyclododécane (HBCD). Ces composés considérés comme des polluants organiques persistants (POPs) sont désormais retrouvés dans l'environnement et chez l'Homme, et sont suspectés, ainsi que leurs métabolites, d'être des perturbateurs endocriniens. Des développements analytiques basés sur la spectrométrie de masse ont été engagés afin d'étudier le métabolisme in vitro du TBBPA et des PBDE et rechercher les composés parents et leurs métabolites dans différents prélèvements d'origine humaine. Les métabolites formés chez l'Homme ont ainsi été identifiés comme étant des conjugués pour le TBBPA, et des dérivés hydroxylés, dihydrodiol et conjugués pour les PBDE. La plupart de ces métabolites ont été identifiés et quantifiés dans les fluides biologiques humains, démontrant ainsi l'exposition du foetus et du nouveau-né à ces composés, à des niveaux similaires à ceux retrouvé dans d'autres pays. D'un point de vue qualitatif, la présence de métabolites potentiellement actifs sur des cibles cellulaires a été mise en évidence, ainsi que le passage des résidus vers le lait (TBBPA, HBCD) et/ou au travers de la barrière placentaire (TBBPA et PBDE). Un métabolite spécifique, présent en importantes (octa-BDE hydroxylé) pourrait être un bon biomarqueur d'exposition, et son potentiel toxique devrait par ailleurs être étudié / Brominated Flame Retardants are widely used for the manufacture of fire-proofed industrial products and consumer goods. Major BFRs are polybromodiphenyl ether (PBDE), tetrabromobisphenol A (TBBPA) and hexabromocyclododecane (HBCD). Considered as persistent organic pollutants (POPs), they are detected in various environmental compartments and human samples. Parent compounds as well as several metabolites could act as endocrine disruptors. Methodological developments based on mass spectrometry, in vitro approaches (TBBPA, PBDE) and an extensive review of the available literature have been used to sharpen our current knowledge of the fate of BFR, and to identify both parent compounds and metabolite in human samples. Results obtained in vitro using human primary hepatocyte cultures as well as human cell lines show that human cells biotransform TBBPA into conjugated metabolites and PBDE into hydroxylated, dihydrodiol and conjugated metabolites. Those metabolites were detected in human samples, demonstrating foetal and newborn exposition. BFR and some of their metabolites, including bioactive compounds, are transferred through the placental barrier (TBBPA, PBDE) and/or into milk (TBBPA, HBCD). Even though the monitored concentration levels were found to be low, one of these metabolites, namely (OH-octaBDE) was found to be abundant in almost all serum samples, and appears to be a relevant candidate biomarker of exposure

Ces travaux de thèse portent sur la photodégradation de retardateurs de flamme bromés  (RFB) : décabromodiphényléther (BDE -209), tétrabromobisphénol A (TBBPA), TBBPA bis (allyl) éther (TBBPA-BAE) et TBBPA bis (2,3-dibromopropyl) éther (TBBPA- DBPE) en milieu solide et dans des échantillons réels. Nous avons d’abord caractérisé par chromatographie en phase liquide-haute résolution couplée à la spectrométrie de masse (LC-HR-MS) le BDE-209 et ses produits de dégradation dans des échantillons de textiles issus de sièges auto des véhicules hors usage (VHUs) des années 90. Puis, nous avons mené des expériences prouvant que ces produits de dégradation étaient d’origine photochimique. Dans un deuxième temps, nous avons étudié l’effet du polystyrène sur la photodégradation du BDE-209, TBBPA et ses dérivés et l’effet de ces RFBs sur la photodégradation du polystyrène. Des analyses par différentes techniques spectroscopiques et chromatographiques (IR, ATR-FTIR, GC-MS, SEC) ont mis en évidence un net effet d’accélération réciproque. La SEC (chromatographie d’exclusion stérique) a révélé une augmentation drastique des coupures de chaîne du PS avec fragmentation. En outre, des photoproduits résultant de l'oxydation du PS et de sa bromation par Br· ont été observés pour la première fois. L’existence de ces sous-produits suggère un nouveau mécanisme de transformation de PS en présence de RFB. Certains de ces photoproduits migrent dans l’eau et l’air, pouvant causer une pollution environnementale. / The main objective of this PhD thesis was to evaluate the photodegradation of brominated flame retardants (BFRs): decabromodiphenyl ether (BDE-209), tetrabromobisphenol A (TBBPA), TBBPA bis (allyl) ether (TBBPA-BAE) and TBBPA bis(2,3-dibromopropyl) ether (TBBPA-DBPE) in solid medium and real samples. As a first step, we characterized by liquid chromatography high-resolution-mass spectrometry (LC-HR-MS) the BDE-209 and its degradation products in textile samples from car seats of end-of-life vehicles (ELVs) of the 1990s. Then we demonstrated that these products were formed by photodegradation. In a second step, we investigated the effect of polystyrene on the photodegradation of BDE-209, TBBPA and its derivatives and the effect of these RFBs on the photodegradation of polystyrene. Analyses carried out by chromatography and spectroscopy techniques (IR, ATR-FTIR, GC-MS, SEC) revealed significant and mutual acceleration effects. SEC (exclusion size chromatography) showed a drastic increase in chain breaks of PS. Morover, additional photoproducts that may result from PS oxidation and Br • bromination has been observed for the first time. The formation of these byproducts suggests a new PS transformation mechanism in the presence of BFR. Some of these photoproducts can migrate into water and air causing environmental pollution.

Une étude approfondie a été menée dans deux zones distinctes (Estarreja au Portugal, noté EST, et Casier Peyraud 6 en France, noté PEY) pour évaluer les niveaux de contamination, ainsi que leurs comportements dans des anthroposols et les risques potentiels de ces contaminants pour des organismes vivants du sol. L’objectif principal étant d’évaluer la mobilité environnementale des retardateurs de flamme bromés (RFBs) dans un écosystème terrestre, notamment vers les vers de terre (Eisenia fetida) et les plants (luzerne (Medicago sativa), cresson (Nasturtium officinale), moutarde blanche (Sinapsis alba), dans une prospective d’évaluation du risque de transferts de ces molécules.Le facteur de bioaccumulation (BAF) ainsi que les indices SET et ERITME ont été calculés. Le BAF permet de déterminer si une substance est accumulée dans un organisme donné et s’il existe un risque d’entrée et de diffusion tout au long de la chaine alimentaire. Les indices SET et ERITME permettent de classer les sites testés en fonction du transfert efficace des COs par les anthroposols aux organismes testés, et d’avoir une idée du risque potentiel pour l’écosystème. L’indice SET donne une idée globale de l’excès de transfert pour tous les contaminants dans les matrices étudiées. L’indice ERITME permet d’évaluer le risque environnemental global inhérent associé à l’excès de transfert des contaminants considérés. Compte tenu des valeurs ERITME, les matrices étudiées peuvent être classées dans un ordre de toxicité qui est aussi conforme pour l’ensemble des organismes testés (E. fetida, luzerne, cresson et moutarde). / A comprehensive study was conducted in two distinct areas (Estarreja in Portugal, noted EST, and Casier Peyraud 6 in France, noted PEY) to assess the contamination levels as well as their behavior in soils and the potential risks posed by these contaminants to soil organisms. The principal aim was to evaluate the environmental mobility of brominated flame retardants (BFRs) in a terrestrial ecosystem, namely to earthworms (Eisenia fetida) and plants (alfalfa (Medicago sativa), watercress (Nasturtium officinale) and white mustard (Sinapis alba)), concerning the BFRs transfer risk evaluation. The Bioaccumulation factor (BAF) as well as the SET and ERITME indexes were calculated. The BAF allow to determine if a substance is accumulated in a certain organism and if there exists the risk of entry and diffusion along the food chain. SET and ERITME indexes allow to rank the tested sites according to the effective OCs transfer from anthroposoils to the tested organisms and have an idea of the potential risk to the ec system. The SET index gives a global idea of the excess of transfer for all the contaminants in the studied matrices. The ERITME index allows to evaluate the possible inherent global environmental risk associated with the excess of transfer on the considered contaminants. Considering the ERITME values, the studied matrices can be classified in an apparent increasing order of toxicity that it is also in accordance with the levels of OCs found in the all the tested organisms (E. fetida, alfalfa, cress and mustard).