Dans les zones humides, un déclin dramatique des populations d’amphibiens a été observé au niveau mondial depuis les années 80. Malgré de nombreuses études suggérant que les amphibiens sont très sensibles aux pressions anthropiques cumulées, le rôle joué par les perturbateurs endocriniens dans le déclin de leurs populations reste incertain. Parmi les perturbateurs endocriniens contaminants les zones humides, le benzo[a]pyrène (BaP) et le triclosan (TCS) sont couramment retrouvés. Au cours de ce travail, nous avons étudié la réponse physiologique de xénopes (Xenopus tropicalis) exposés à court terme (24 heures) et à long terme (du têtard à l’adulte mature) au BaP et au TCS à des concentrations réalistes d’un point de vue environnemental. En combinant une approche transcriptomique à haut débit et une caractérisation des modifications cellulaires et physiologiques, nous avons mis en évidence que le BaP, le TCS et leur mélange perturbent la physiologie globale du foie. Ce trouble est caractérisé par un phénotype semblable à de l’insulino-résistance et à une stéatopathie non alcoolique (NAFLD) associé à une hépatotoxicité médiée par une altération du métabolisme lipidique. Outre les effets directs sur le métabolisme des individus exposés, il apparaît que les perturbateurs endocriniens étudiés affectent également le succès reproducteur de ces individus et le développement de leur descendance. Prises dans leur ensemble, nos observations apportent ainsi des débuts de réponse quant aux rôles de la contamination chronique des milieux sur le déclin des populations d’amphibiens. / In wetlands, dramatic decline in amphibian populations have been described worldwide since the 80s. Despite numerous studies suggesting that amphibians are highly sensitive to cumulative anthropogenic stresses, the role played by endocrine disruptors in the decline of amphibian populations remains unclear. Among the endocrine disruptors contaminating wetlands, benzo[a]pyrene (BaP) and triclosan (TCS) are recurrently found. In this work, we studied the physiological response of Xenopus tropicalis exposed to environmentally realistic concentrations of BaP and TCS during a short-term (24 hours) and long-term (from tadpole to mature adult) period. By combining a high throughput transcriptomic approach and a characterization of cellular and physiological modifications, we showed that BaP, TCS and their mixture disrupt overall liver physiology highlighted by insulin resistance-like and non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD)-like phenotypes together with hepatotoxicity due to the impairment of lipid metabolism. Additionally to direct metabolic impact observed on exposed individuals, the studied endocrine disruptors affected their fitness and their progeny development. Altogether, our observations bring new insights into the role plays by chronic contamination of wetlands on amphibian population decline.

Osmoregulation is an essential process to maintain water and ionic balance and when euryhaline fish move between freshwater and seawater environments as part of their life cycle this presents additional osmoregulatory challenges. Migrating fish can be exposed in both environments to pollutants such as endocrine disrupting chemicals (EDCs) that include natural hormones (e.g. 17β-estradiol; E2), synthetic hormones (e.g. 17α-ethinylestradiol; EE2), and industrial chemicals (e.g. nonylphenol). The focus of this thesis was to study the effects of different categories of EDCs on the osmoregulatory functions of euryhaline fish such as three-spined sticklebacks (Gasterosteus aculeatus) and rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). Osmoregulatory variables (such as osmolality, water and ionic content) were compared in plasma and tissues (white muscle and carcass) of rainbow trout. This validated the use of specific tissue parameters as a surrogate of plasma responses to various osmoregulatory challenges. Waterborne exposure to 17α-ethinylestradiol revealed differential sensitivity of vitellogenesis in the three-spined sticklebacks (no induction) and rainbow trout, but had a significant effect on calcium homeostasis in both species. Intraperitoneal implants of 17β-estradiol reduced CaCO3 production and apparent water absorption in the intestine and increased in tissue calcium stores of seawater-acclimated trout, but fish were able to compensate and showed no overall osmoregulatory disturbance. Waterborne exposure to nonylphenol in freshwater trout was also investigated, but no effects on osmoregulation were found up to 2 ng/l. Overall, estrogens can affect osmoregulation differentially in euryhaline fish species, and sometimes at EDC levels lower than the threshold for reproductive effects (i.e. vitellogenin induction).

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.

Le Bisphénol A (BPA) est un perturbateur endocrinien dont les effets développementaux observés chez les rongeurs soulèvent la question du risque pour la santé humaine relatif à une exposition fœtale au BPA. L’objectif de cette thèse est de déterminer les mécanismes toxicocinétiques impliqués dans l’exposition fœtale au BPA. La caractérisation in vivo dans un modèle intégratif ovin des expositions maternelles et fœtales au BPA et à ses métabolites ont permis d’identifier le transfert placentaire et le métabolisme fœto-placentaire comme les déterminants majeurs de l’exposition fœtale au BPA. Le transfert bidirectionnel du BPA à travers le placenta humain se fait par diffusion passive conduisant à un rapport maximal des concentrations plasmatiques de BPA libre entre le fœtus et sa mère de 1. En revanche, la perméabilité placentaire du BPA-G est très limitée, en particulier dans le sens materno-fœtal. Les activités de conjugaison hépatique du BPA ont été faibles chez le fœtus ovin à un stade précoce de gestation et ont augmenté au cours du développement. Par ailleurs la réactivation des conjugués du BPA mise en évidence ex vivo dans les gonades fœtales ovines pourrait conduire à une exposition locale au BPA actif. L’ensemble de ces données suggère que le début de la gestation pourrait représenter une fenêtre critique d’exposition au BPA / Bisphenol A (BPA) an endocrine disruptor interfering with developmental processes in rodents, raises the question of risk for human health related to fetal exposure to BPA. The goal of this work was to determine the toxicokinetic mechanisms involved in fetal exposure to BPA. The disposition of BPA and its metabolites in the maternal-placental-fetal unit in an in vivo ovine model enabled us to identify the placental transfer and the fetal-placental metabolism as the major determining factors of fetal exposure to BPA. Bidirectional placental transfer of BPA occurs by passive diffusion leading to a ratio of free BPA between the fetal and maternal plasma concentrations of about 1. By contrast, the permeability of BPA-G is very limited, particularly in materno-to-fetal direction. The hepatic conjugation activities were very low in ovine fetus at an early stage of development and increased throughout pregnancy. Hydrolysis of BPA conjugates observed ex vivo into fetal ovine gonads could lead to local exposure to native BPA. Altogether, these results suggest that the early stage of pregnancy is a critical window of exposure for the developing fetus

No description available.

Le bisphénol A (BPA) présente des propriétés perturbatrices thyroïdiennes. Compte-tenu du rôle essentiel du système thyroïdien sur le développement du système nerveux central, l'exposition de la femme enceinte au bisphénol A est très préoccupante. Ainsi, cette thèse visait à déterminer les conséquences d'une exposition gestationnelle au BPA sur le développement du SNC conjointement aux effets sur la fonction thyroïdienne dans un contexte d'exposition interne parfaitement documenté et évalué par rapport aux expositions décrites chez l'être humain. L'exposition de brebis gestantes au BPA perturbait l'homéostasie thyroïdienne maternelle et modulait chez le fœtus, le métabolome de différentes structures cérébrales. Les modulations observées suggéraient que le BPA pouvait altérer la neurogenèse, la plasticité neuronale, la structure membranaire et le métabolisme énergétique au niveau central. La dose induisant les perturbations de la fonction thyroïdienne maternelle et du système nerveux central fœtal conduisait à des concentrations sériques en BPA similaires à celles décrites chez l'homme. / Bisphenol A (BPA) is able to disturb the thyroid function. Given the key role of thyroid function in the development of the central nervous system (CNS), gestational exposure to BPA is a matter of particular concern. Our goal was to evaluate the consequences of a BPA gestational exposure on the developing CNS jointly to its effects on the thyroid function within a context of a well-documented internal exposure compared to BPA human exposure. BPA exposure of pregnant ewes disrupted the maternal thyroid homeostasis and modulated the metabolome of specific fetal brain regions. The different modulations we observed suggested that BPA might alter neurogenesis, neuronal plasticity, membrane structure and energy metabolism. Interestingly, the BPA dose inducing maternal thyroid disruption and fetal CNS modulations led to BPA serum concentrations similar to those described in human biomonitoring studies.

Les biocapteurs sont des moyens d'analyse en plein essor à la fois rapides, sélectifs et peu coûteux, applicables à des domaines très variés (environnement, santé, agroalimentaire…). La capacité de reconnaissance moléculaire extraordinaire de biomolécules telles que les enzymes ou les anticorps a été exploitée avec succès pour la réalisation de nombreux biocapteurs. Cependant, l'inconvénient majeur de ces récepteurs biologiques est qu'ils sont difficiles à produire et fragiles. Une manière de surmonter ces inconvénients consiste à les remplacer par des récepteurs artificiels présentant des propriétés de reconnaissance similaires. Parmi les matériaux biomimétiques prometteurs figurent les polymères à empreintes moléculaires (MIPs). Dans ce travail, nous nous sommes intéressés au développement de deux capteurs biomimétiques impédimétriques, le premier basé sur l'utilisation de poly(éthylène co-alcool vinylique) imprimé pour la détection de la créatinine et le deuxième sur des MIPs de polyméthacrylate pour la détection de la testostérone. Dans le premier cas, le polymère imprimé a été produit et déposé à la surface d'électrodes en or, soit par drop-coating, soit sous forme de nanofibres par la technique d'électrofilage. Dans le deuxième, le MIP a été synthétisé par polymérisation radicalaire de l'acide méthacrylique en présence d'éthylèneglycol diméthacrylate (réticulant), d'initiateur et de testostérone en utilisant la méthode du « grafting from » qui consiste à greffer d'abord l'initiateur sur la surface du transducteur mais pour la polymérisation on a utilisé deux approches (spin-coating d'une solution de prépolymérisation sur la surface du transducteur ou l'immersion de ce dernier dans la solution de monomère plus testostérone) suivie de l'exposition à une source d'energie pour effectuer la polymérisation. Les performances des capteurs (limite de détection, sélectivité, reproductibilité) ont ensuite été évaluées / Biosensors are rapid, selective and low-cost analytical devices of growing interest for a wide range of application fields (e.g. environment, food, health). The extraordinary molecular recognition capabilities of sensing biomolecules such as enzymes and antibodies have been successfully exploited in the elaboration of a number of biosensors. However, these biorecognition elements are often produced via complex and costful protocols and require specific handling conditions because of their poor stability. To circumvent these limitations, artificial receptors of similar recognition properties are now proposed as alternatives to natural receptors in sensor technology. Molecular imprinted polymers are among the most promising biomimetic materials reported. In this work, we developed two impedimetric biomimetic sensors. The first one is based on imprinted poly(ethylene co-vinyl alcohol) for creatinine detection and the second on polymethacrylate MIPs for testosterone analysis. In the first case, MIP was produced and deposited onto gold microelectrodes, either by spin-coating of a pre-polymerization solution, or by electrospinning. In the second case, MIPs were synthetized by photopolymerization of methacrylic acid in presence of ethyleneglycoldimethacrylate (cross-linker), an azo-initiator and testosterone as template using the “grafting from” method in which the initiator is first attached to the transducer surface but to effect polymerization we used two different approaches (dip-coating of a prepolymerization solution on the transducer surface functionalized with the initiator or immersing it in the solution of monomers and testosterone) followed by exposure to an energy source to effect polymerization. Then, analytical performances (linear range, detection limit, selectivity and reproducibility) of both creatinine and testosterone sensors were determined and compared

The dietary intake of polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) and hexabromocyclododecane (HBCD) have been estimated for Swedish children. A dietary survey performed in 2003, including 4, 8-9 and 11-12 year olds, and concentrations in individual food items were combined. The food included in the study was mainly of animal origin, consisting of fish and shellfish, dairy products, meat products, eggs, animal and vegetable fats and fats from miscellaneous food products. The medium-bound intake of PBDEs (9 congeners) were estimated to 23.0 ng/day, 30.9 ng/day and 27.7 ng/day for 4, 8-9 and 11-12 years olds respectively. The corresponding estimations for HBCD were 7.94 ng/day 10.7 ng/day and 9.46 ng/day for 4, 8-9 and 11-12 years olds respectively. These results show a higher daily intake for 8-9 year olds compared with the other age groups. However, when estimating the daily intake per kg bw, the intake decreases with age. BDE-47 contributed the most to the total intake of PBDEs, with approximately 40%. The food group contributing the most to the intake of PBDEs and HBCD was fish and shellfish, of which non-Baltic fatty fish was the largest contributor. There were no considerable differences between boys and girls in any of the aspects examined. The result from this study show a lower intake of PBDEs and HBCD in Swedish children compared with children in other studies made in Europe and the United States. / Bromerade flamskyddsmedel används för att skydda brännbara material från att fatta eld, till exempel skyddas textilier och plaster i bland annat elektronik, fordon och möbler. Två typer av bromerade flamskyddsmedel är polybromerade difenyletrar (PBDE) och hexabromocyklododekan (HBCD). Dessa är additiva flamskyddsmedel och blandas i materialet som ska skyddas men binder inte in i produkten och kan därför lätt läcka ut i miljön, vilket också har skett. Halter har påträffats i miljön och i biota långt från plaster där ämnena produceras eller används. PBDE och HBCD har visats ha hormonstörande och neurotoxiska effekter i studier på råtta och mus. Thyroxinnivåerna sjunker vid exponering av PBDE och HBCD, vilket skulle kunna leda till sköldkörtelproblem och störd utveckling av bland annat hjärnan om exponering sker perinatalt. De neurotoxiska effekterna inkluderar inlärnings- och minnessvårigheter och ett förändrat beteende med hyper- och hypoaktivitet som följd. Human exponering för PBDE och HBCD sker främst via födan och speciellt via animaliska produkter då dessa ämnen är lipofila, bioackumulerande och ofta biomagnifierande vilket gör att de påträffas i högre koncentrationer högre upp i trofinivåerna. Studier från bland annat Sverige och Finland visar att fisk och skaldjur är den största källan till intag av PBDE. De flesta intagsberäkningar av PBDE och HBCD baseras på livsmedelskonsumtionen hos vuxna och visar följaktligen endast hur intaget ser ut för den delen av populationen. För barn, som är en av de känsligaste grupperna i populationen, finns inte många studier att tillgå, varken från Sverige eller andra delar av världen. I den här studien har därför intaget av PBDE (summan av 9 kongener) och HBCD beräknats för barn i Sverige. I en rikstäckande kostundersökning utförd 2003 deltog barn i åldrarna 4, 8-9 och 11-12 år. De fick i en matdagbok ange sin konsumtion under fyra på varandra följande dagar. Data från denna undersökning kombinerades sedan med haltdata från olika livsmedel för att räkna ut intaget av PBDE och HBCD på individbasis. Undersökningen innefattade främst animaliska livsmedel och innehöll därför fisk och skaldjur, mejeriprodukter, köttprodukter, ägg, animaliskt och vegetabiliskt fett och fett från övriga livsmedel. Resultaten visar att födointaget av PBDE var 23,0 ng/dag, 30,9 ng/dag och 27,7 ng/dag för 4, 8-9 respektive 11-12 åringar. Intaget av HBCD beräknades till 7,94 ng/dag, 10,7 ng/dag och 9,46 ng/dag för 4, 8-9 respektive 11-12 åringar. Detta visar att 8-9 åringar har det högsta dagliga intaget av PBDE och HBCD. När intaget beräknas på kroppsvikt däremot, har de yngsta barnen det högsta intaget som sedan sjunker med åldern. Fisk och skaldjur var den största källan till intaget av PBDE och HBCD, trots att konsumtionen av dessa livsmedel var relativt lågt. Det fanns ingen större skillnad mellan pojkar och flickor, varken i intag av PBDE eller av HBCD. Jämfört med de få studier som gjorts i andra länder, är det tydligt att svenska barn har ett lägre intag av PBDE och HBCD. Undersökningen tyder också på att intaget av PBDE och HBCD hos svenska barn, utifrån de kunskaper vi har idag, inte utgör någon risk med avseende på de effekter av PBDE och HBCD som påträffats i toxikologiska studier. Däremot är barn i ett känsligt skede i livet och upprepad exponering samt exponering för flera miljögifter samtidigt skulle kunna påverka deras utveckling negativt.

A synthetic estrogen 17α-ethinylestradiol (EE2) is the main active component of the hormonal contraceptive pills. The rise of consumption of hormonal contraceptives has increased the risk of the back negative effects of EE2 to aquatic organisms. EE2 belongs to the endocrine disruptive compounds known for mimicking natural hormones. A more detailed examination of the transformation of this compound in vivo and in vitro can contribute to a better understanding of its negative effects. This master thesis is therefore devoted to the study of the metabolism of EE2 in two selected model organisms. The ligninolytic fungus Pleurotus ostreatus is the type of fungi with promising biodegradation ability to a lot of pollutants. These properties have led to numerous studies of the degradation potential of P. ostreatus towards EE2, with the possibility of removing this compound from the environment. EE2 has been degraded by the fungus P. ostreatus in vivo resulting in one hydroxylated metabolite, which estrogenic activity is in need for further study. In vitro studies were carried out with a microsomal fraction isolated from the mycelium of this fungus. The conversion of EE2 in vitro via CYPs dependent on NADPH has not been demonstrated, however using KHP as a cofactor, there was one metabolite of EE2 found,...

Die COVID-19-Pandemie machte deutlich, wie wichtig die Verfügbarkeit eines Schnelltests für ein funktionierendes Gesundheitssystem ist. Mit dieser einfachen Technologie kann die Unsicherheit in den unterschiedlichen und teils kontroversen statistischen Kennzahlen signifikant verringert werden. Immunoassays wie LFIA, FPIA und ELISA (Lateral Flow Immunoassay, Fluoreszenzpolarisationsimmunoassay und Enzymimmunoassay) werden in der Diagnostik und der Umweltanalyse eingesetzt. Die Verwendung von LFIA für ein Screening vor Ort bietet eine Alternative zu instrumentellen Methoden sowie komplizierteren Immunoassay-Formaten und liefert innerhalb von 10 bis 15 Minuten Ergebnisse. Verfahren mit Membranen als feste Träger erlauben parallele Assays in derselben Probe. In dieser Arbeit wurden Latex-Mikropartikel-basierte und Gold-Nanopartikel-basierte LFIAs zum Nachweis von Bisphenol A (BPA) entwickelt. Ein Ziel der Arbeit war die Entwicklung von Nitrocellulose-Membranen, Konjugatpads, Membranbehandlungen sowie einer geeigneten LFIA-Vorbehandlung zwecks Optimierung. Die Ergebnisse eines LFIA-Tests können sowohl mit bloßem Auge als auch instrumentell interpretiert werden. Die visuelle Nachweisgrenze (vLOD) wurde bei 10 μg/L gefunden, die berechnete instrumentelle Nachweisgrenze (cLOD) war 0,14 μg/L. Die Synthese der Haptenproteinkonjugate und deren weitere Bewertung in einem ELISA-Aufbau führte zu einem hochempfindlichen Assay mit einer Nachweisgrenze von 0,05 μg/L. Zusätzlich wurde ein Mix-and-Read-FPIA zur Bestimmung von BPA entwickelt. Dafür wurden neue Tracer-Moleküle, welche Fluorophore mit Derivaten des Analyten verbinden, einschließlich eines C6-Spacers (Ahx) synthetisiert. Der Einfluss der Ahx-Tracer-Brückenlänge auf die Assay-Empfindlichkeit wurde abgeschätzt, die Nachweisgrenze lag bei 1,0 μg/L mit einem Arbeitsbereich von 2 bis 155 μg/L. Die Methoden wurden für reale Proben gegen LC-MS/MS als Referenzmethode mit guter Übereinstimmung mit LFIA, FPIA und ELISA validiert. / The COVID-19 pandemic made it obvious how important the availability of a rapid test is for an efficient healthcare system. This simple technology can significantly reduce the uncertainty in the various and sometimes highly controversial statistical figures of a pandemic. Immunoassays, like LFIA, FPIA and ELISA (lateral flow immunoassay, fluorescence polarization immunoassay, enzyme immunoassay) are used in diagnostics and environmental analysis. The use of LFIA for on-site screening is an alternative to instrumental methods and to more sophisticated immunoassay formats. Results from LFIA are obtained within 10 to 15 min. Methods that use membranes as solid supports allow parallel assays to be performed in the same sample. In this work, latex microparticles-based and gold nanoparticles-based LFIAs for a rapid detection of bisphenol A (BPA) were developed. The work focused on the search for suitable nitrocellulose membranes, conjugate pads, membrane treatments, as well as for a proper LFIA pretreatment to optimize the performance. The results of an LFIA test can be interpreted both by naked eye and instrumentally. The visual limit of detection (vLOD) was found to be 10 μg/L, the calculated instrumental limit of detection (cLOD) was 0.14 μg/L. The synthesis of the required hapten-protein conjugates and further evaluation in an ELISA setup resulted in a highly sensitive assay with a limit of detection of 0.05 μg/L. Additionally, a mix-and-read FPIA for determination of BPA was developed. Here, new tracer molecules that link fluorophores to derivatives of the analyte were synthesized, including a C6 spacer (Ahx). The influence of the Ahx tracer bridge length on the assay sensitivity was estimated. The limit of detection was 1.0 μg/L with a working range from 2 to 155 μg/L. The methods were validated for real samples against LC-MS/MS as reference method with good agreement with LFIA, FPIA, and ELISA.