La pollution atmosphérique particulaire représente un facteur de risque potentiel même à de faibles concentrations. Quelle que soit leur composition, les nanoparticules (NP) sont parmi les plus nocives en raison de leur capacité à atteindre profondément les tissus pulmonaires, la circulation sanguine et les organes. Notre travail constitue une base solide dans la compréhension des effets induits par une sélection de polluants atmosphériques représentatifs, utilisés dans un contexte environnemental réaliste. Nos résultats in vitro fournissent l'évidence d'un effet génotoxique à dominance clastogène lors de l’exposition de cellules à des NP contenant du CeO2, qui d’une part exercent une action mécanique sur le noyau, et d’autre part stimulent la production de O2•- / H2O2 via la NADPH oxydase et la mitochondrie, favorisant la production d’HO•. En présence de 1-Nitropyrène, on observe selon la dose utilisée deux mécanismes génotoxiques successifs, passant d'une dominance aneugène à clastogène, cet effet étant relié à une surproduction de HO• détectable par RPE. L'étude in vivo chez le rat a mis en œuvre un système de génération d'aérosols de NP contenant des pesticides, réalisant une exposition quotidienne et chronique à de faibles doses. Un effet direct sur la fonction hémodynamique myocardique reflétant l'apparition de dommages cellulaires irréversibles a été observée, ainsi que des lésions rénales, hépatiques, et l'installation d'un stress oxydant et d’une inflammation systémiques. Sur le long terme, l'effet des NP modifie les profils lipidiques et favorise la survenue d’une intolérance au glucose. Des modes d'action spécifiques à chaque pesticide employé ont été proposés. / Epidemiological studies have consistently reported that particulate matter in ambient air pollution is associated with increases in cardiopulmonary diseases and mortality. Because they can deeply penetrate lung tissue, reaching blood stream and organs, nanoparticles (NPs) are considered particularly harmful. Here, our foray into the specific mutagenicity and cytotoxicity of NPs focused on manufactured nano-CeO2 (a fuel additive) and NPs known to form in air from a variety of atmospheric toxicants (eg, combustion residues, pesticides). We first revealed a genotoxic effect of nanoCeO2 on human fibroblasts by a clastogenic mechanism following stimulation of the release of O2•-/H2O2 by NADPH oxidase and mitochondria. However, upon exposure of these cells to nM doses of 1-nitropyrene (a combustion byproduct) promotion of DNA damage involving an aneugenic mechanism occurred before a clastogenic effect was seen at µM doses. Second, using a home-made chamber equipped with an aerosol generator, we determined indices of oxidative stress and tissue damage in rats chronically inhaling toxicant NPs for 1-5 months at environmentally relevant doses. Long term exposure, even at low NPs doses, provoked systemic oxidative stress, lipid peroxidation, kidney damage, liver dysfunction, changes in lipid profile and occurrence of disorders of glucose tolerance. Moreover, a strong impairment of hemodynamic performance was evidenced in hearts from NP-exposed rats. By extending literature data of the in vitro toxicity of NPs to the in vivo situation, our study incriminates the nano-sized components of atmospheric particulate matter as a privileged vector of genotoxicity and cardiotoxicity.

L’urbanisation croissante et la propagation des activités humaines entrainent l’augmentation de l’apport de nombreux micropolluants dans le milieu aquatique. Le compartiment aquatique est alors défini comme le réceptacle ultime de la pollution environnementale apportée par diverses sources : les effluents municipaux et industriels, les lixiviats des sites d’élimination des déchets solides, le ruissellement des eaux urbaines et des eaux des sites agricoles. Parmi les contaminants retrouvés dans l’eau, il y a les psychotropes (benzodiazépines, antidépresseurs,antiépileptiques, etc…) qui appartiennent à la grande famille des médicaments. Ce sont des molécules biologiquement actives, ubiquistes, qui sont principalement d’origine urbaine, qui sont apportées continuellement dans l’environnement aquatique et qui sont fortement consommées au niveau mondial. Depuis quelques années, les scientifiques commencent à s’intéresser à cette famille thérapeutique mais il existe encore un réel manque de connaissance sur l’intégralité du problème de diffusion des psychotropes,de leur passage en station d’épuration à leur présence dans l’environnement et enfin à leur impact sur les organismes aquatiques. Ces travaux de thèse cherchent donc à documenter ce point en se focalisant sur l’étude de la présence, du devenir et de l’impact des psychotropes dans la Garonne estuarienne (France) et le fleuve Saint Laurent (Québec, Canada). Dans un premier temps, une méthode analytique multi-résidus permettant l’analyse de 47 psychotropes dans les eaux usées et les eaux de surface a été développée et validée. Des échantillonneurs passifs de type POCIS (Polar Organic Chemical Integrative Sampler) ont été calibrés et validés afin de permettre le suivi intégratif et continu des psychotropes dans les eaux de surface.Dans un second temps, les effluents d’entrée et de sortie de station d’épuration des agglomérations de Bordeaux en France et de Repentigny et Montréal au Québec ont été caractérisés. Les résultats de cette étude montrent que les traitements épuratoires de chacune des stations d’épurations étudiées ont une efficacité limitée pour éliminer les psychotropes dans les eaux usées. Par la suite, le suivi effectué dans la Garonne estuarienne et dans le fleuve Saint Laurent a mis en évidence la présence de psychotropes dans l’environnement qui sont majoritairement apportés par l’amont des villes de Bordeaux et Montréal.La comparaison des résultats obtenus pour la France et le Québec montre qu’il existe bien des habitudes de prescriptions et de consommations différentes entre les deux pays. Même si les procédés d’épuration sont différents entre les deux pays (traitement secondaire en France et primaire au Québec),l’efficacité d’élimination sur la famille thérapeutique des psychotropes reste insuffisante. Enfin ila été observé que le débit du milieu récepteur jouait un rôle important dans la dilution et le devenir des composés.Dans un troisième et dernier temps, des études in vitro et in vivo ont montré que certains psychotropes pouvaient avoir un impact toxique sur les bivalves d’eau douce étudiés (Elliptio complanata et Corbiculafluminea) lors d’exposition de composés seuls ou en mélange à des concentrations de l’ordre du mg.L-1 (concentrations expérimentales) et même du ng.L-1 (concentrations environnementales). / Increasing urbanization and human activities cause an increase of micropollutant input in the aquatic environment. The water compartment is then defined as the ultimate receptacle of environmental pollution originating from various sources: municipal and industrial wastewaters, leachates from solidwaste disposal sites, waters of urban and agricultural runoff.Among the contaminants found in the water, there are psychotropic drugs (benzodiazepines, antidepressantsor antiepileptics) belonging to the family of pharmaceuticals. These are biologically active molecules, ubiquitous, which are mainly of urban origin, which are continuously introduced into the aquatic environment and are heavily consumed around the world.In recent years, scientists have begun to show interest for this therapeutic family, but there is still areal lack of knowledge about the full psychotropic diffusion problem; from their presence in wastewater treatment plant to their presence in the environment and finally to their impact on aquatic organisms.In this global perspective these thesis works seek to document the presence, fate and impact of psychotropic drugs in the Garonne estuarine (France) and the St. Lawrence River (Quebec, Canada).Firstly, a multi-residue analytical method for the analysis of 47 psychotropic drugs in wastewater and surface waters has been developed and validated. POCIS passive samplers were calibrated and validated for continuous integrative monitoring of psychotropic drugs in surface waters.Secondly, the treatment plant influents and effluents of Bordeaux in France and Repentigny and Montreal in Quebec have been characterized. The results of this study show that treatment processes ofstudied wastewater treatment plants have limited performances to remove psychotropic drugs in wastewaters. There after, the monitoring performed in the Garonne estuarine and in the St. Lawrence River has highlighted that the presence of psychotropic drug in the environment is mainly related toupstream input of Bordeaux and Montréal.Comparison of the results obtained in the two countries surveyed show that there are many different patterns of prescriptions and consumption between the two countries. Although the treatment processes are different between the two countries (secondary treatment in France and primary in Quebec), their removal efficiency is still insufficient for psychotropic drugs. Finally it was observed that theflow rate of the receiving environment plays an important role in the dilution and the fate of the compounds.In a third and final stage, in vitro and in vivo studies have shown that some psychotropic drugs could have a toxic impact on the studied freshwater bivalves (Elliptio complanata and Corbicula fluminea) upon exposure alone or in mixture with concentrations in the order of mg.L-1 (tests concentrations) and even ng.L-1 (environmental concentrations).

L'évaluation des produits phytopharmaceutiques, leur mise sur le marché et la surveillance des résidus de pesticides dans les aliments sont harmonisés au niveau européen. Les estimations des expositions alimentaires a posteriori réalisées en Europe sont cependant incomplètes au regard du nombre de denrées et de pesticides évalués, et les données de consommation utilisées sont souvent anciennes. L’amélioration des connaissances sur les risques alimentaires liés aux pesticides constitue l’un des enjeux majeurs de santé publique. L’objectif de cette thèse est de construire un système national de surveillance a posteriori des expositions et des risques alimentaires afin de guider (1) d’une part les gestionnaires du risque dans le cadre de l’élaboration de leurs programmes de surveillance et des mesures préventives et correctives ; (2) d’autre part les évaluateurs du risque dans l’orientation des travaux de recherche et d’expertise en métrologie, expologie et toxicologie. Ce système de surveillance comprend deux outils complémentaires : (1) une méthode d’appréciation quantitative du risque dite « globale » basée sur quatre indicateurs chroniques et aigus actualisés annuellement à partir des résultats des derniers plans de surveillance et des limites maximales de résidus ; (2) des études pluriannuelles dites études de l’alimentation totale (EAT) dont la première EAT française sur les pesticides. Ces deux approches sont basées sur les données de l’étude individuelle et nationale des consommations alimentaires Inca 2 de l’Anses. La méthode globale annuelle intègre une échelle de priorités ayant permis de hiérarchiser les risques pour 519 pesticides. Les niveaux d’exposition estimés dans l’EAT2 sont globalement plus réalistes que ceux issus de la méthode annuelle. Cependant, les deux outils n’ont pas permis initialement d’affiner suffisamment l’évaluation pour certains pesticides. Par conséquent, la méthode a été ajustée afin de mieux gérer les résultats d’analyse censurés. Après ajustement, 14% des pesticides sont identifiés comme prioritaires en termes d’évaluation et/ou de gestion du risque (niveaux 2 à 6), compte tenu de dépassements des valeurs toxicologiques de référence. A partir des couples prioritaires pesticide/denrée, un plan d’échantillonnage est défini pour les prochains plans de surveillance. Des mesures de gestion correctives et une intensification des contrôles à la production et à la distribution sont recommandés pour 11 pesticides de niveau de risque maximal (niveau 6) en lien avec 16 couples pesticide/denrée. Au final, ce système national est plus complet et plus adapté à la population française que l’évaluation communautaire annuelle. Les résultats obtenus sont par ailleurs cohérents avec ceux de la première étude nationale de biosurveillance sur les pesticides. Enfin, la méthode globale annuelle intégrera les évolutions méthodologiques communautaires récentes pour l’évaluation des risques cumulés. / The evaluation of plant protection products, their marketing and the monitoring of pesticide residues in food are harmonized in the European Union. Nevertheless, the assessment of dietary exposure at post-regulation level is incomplete due to the small number of foods and pesticides taken into account. In addition, consumption data are often obsolete. Improving knowledge on the dietary risk of pesticide residues is one of the major challenges to public health. The aim of this thesis is to build a national system for the ex post monitoring of dietary exposure and risk to the general population in order to guide (1) risk managers in the development of their monitoring programmes and preventive and corrective measures; (2) risk assessors in guiding research and expertise in metrology, exposure assessment and toxicology. This monitoring system includes two complementary tools: (1) an annual method of quantitative risk assessment based on four chronic and acute indicators updated each year and based on the results of the latest monitoring plans and maximum residue levels; (2) multi-year total diet studies (TDS), including the first TDS on pesticide residues (TDS2). These two approaches are based on the results of ANSES’s INCA2 individual and national consumption survey. This annual method includes a 6-level risk scale that enables the prioritization of risk for 519 pesticides. The exposure levels estimated in TDS2 are in general more realistic than those of the annual method. However, for certain pesticides it was not possible to sufficiently refine exposure levels using these two tools. Consequently, the annual method was adjusted to improve management of left-censored analytical results. After adjustment, 14% of pesticides were identified as a priority in terms of risk assessment and/or risk management (levels 2 to 6), given that they exceeded the toxicological reference values. Based on priority pesticide/foodstuff pairs, a sampling plan has been established for subsequent monitoring programmes. Corrective management measures and intensified controls of production and distribution are recommended for 11 pesticides scored at maximal risk level (level 6) in association with 16 pesticide/foodstuff pairs. In the end, this national system is more comprehensive and better suited to the French population than the annual EU assessment. The results are also consistent with those of the first national biomonitoring study on pesticides. The annual method will also incorporate recent European methodological developments for cumulative risk assessment.

Contexte : L’objectif de cette thèse est d’étudier l’association entre l’exposition professionnelle à l'amiante et à la silice cristalline avec les phénotypes du cancer broncho-pulmonaire. Un autre objectif est d'évaluer la modification de l'effet de l'association entre le tabagisme et le type histologique, la localisation de la tumeur, et l’âge au diagnostic par l’exposition professionnelle à l'amiante ou à la silice cristalline.Méthodes : L’étude CaProMat est une étude « case-only » rétrospective qui inclut9623 cas de cancer broncho-pulmonaire Français et Canadiens. Tous les cas de cancer broncho-pulmonaire ont été identifiés d’une façon histologique. Les données ont été collectées par des fichiers médicaux et par des questionnaires standardisés.Deux Matrices Emplois-Expositions (MEEs) ont été utilisées pour évaluer rétrospectivement l'exposition professionnelle à l'amiante et à la silice cristalline.Résultats : Il n’y a pas de différence de prévalence de l'exposition professionnelle à l'amiante pour les types histologiques. Pour la silice cristalline, un excès limite de la prévalence de l'exposition a été observé pour le carcinome épidermoïde. La prévalence a été maximisée chez les cas diagnostiqués entre 50 et 59 ans pour l'amiante et moins de 50 ans pour la silice cristalline. Une exposition supplémentaire à l'amiante ou à la silice cristalline n'a pas modifié l'effet du tabagisme pour les types histologiques, la localisation de la tumeur ou l'âge au diagnostic.Conclusion : Le type histologique, la localisation de la tumeur, et l'âge au diagnostic ne peuvent pas être utilisés comme indicateurs de l'exposition professionnelle à l'amiante ou à la silice cristalline. / Introduction: The objective of this thesis was to study the association between tobacco smoking and occupational exposure to asbestos and crystalline silica with the phenotypes of lung cancer. The second objective was to assess the effect modification of the association between tobacco smoking and the phenotypes of lung cancer by occupational exposure to asbestos or to crystalline silica. Methods : The CaProMat study is a pooled retrospective case-only study consisted of9,623 French and Canadian lung cancer cases. All lung cancer cases were histologically confirmed. Data were collected from medical records and through standardized questionnaires. Two job-exposure matrices (JEMs) were used to assess the occupational exposure to asbestos and to crystalline silica. Results: We did not identify a difference of prevalence of occupational exposure to asbestos according to histological type. For crystalline silica, a borderline excess of prevalence of exposure was observed for squamous cell carcinoma. The prevalence of occupational exposure was maximized among lung cancer cases diagnosed between 50 and 59 years for asbestos and less than 50 years for crystalline silica. Additional exposure to either asbestos or crystalline silica did not modify the effect of tobacco smoking for histological type, tumor location or age at diagnosis. Conclusions: The histological type, tumor location, and age at diagnosis cannot beused as an indicator for the occupational exposure to asbestos or to crystalline silica.

MEd (Educational Management) / Department of Educational Management / See the attached abstract below

<p>Infant exposure to the microbial and allergenic content of indoor floor dust has been shown to play a significant role in both the development of, and protection against, allergies and asthma later in life. Resuspension of floor dust during infant locomotion induces a vertical transport of particles to the breathing zone, leading to inhalation exposure to a concentrated cloud of coarse (> 1μm) and fine (≤ 1μm) particles. Resuspension, and subsequent exposure, during periods of active infant locomotion is likely influenced by gait parameters. This dependence has been little explored to date and may play a significant role in floor dust resuspension and exposure associated with forms of locomotion specific to infants. This study explores associations between infant locomotion dynamics and floor dust resuspension and exposure in the indoor environment. Infant gait parameters for walking and physiological characteristics expected to influence dust resuspension and exposure were identified, including: contact frequency (steps min^-1), contact area per step (m²), locomotion speed (m s^-1), breathing zone height (cm), and time-resolved locomotion profiles. Gait parameter datasets for standard gait experiments were collected for infants in three age groups: 12, 15, and 19 months-old (m/o). The gait parameters were integrated with an indoor dust resuspension model through a Monte Carlo framework to predict how age-dependent variations in locomotion affect the resuspension mass emission rate (mg h^-1) for five particle size fractions from 0.3 to 10 μm. Eddy diffusivity coefficients (m² s^-1) were estimated for each age group and used in a particle transport model to determine the vertical particle concentration profile above the floor.</p><p>Probability density functions of contact frequency, contact area, locomotion speed, breathing zone height, and size-resolved resuspension mass emission rates were determined for infants in each group. Infant standard gait contact frequencies were generally in the range of 100 to 300 steps min^-1and increased with age, with median values of 186 steps min^-1for 12 m/o, 207 steps min^-1 for 15 m/o, and 246.2 steps min^-1 for 19 m/o infants. Similarly, locomotion speed increased with age, from 67.3 cm s^-1at 12 m/o to 118.83 cm s^-1 at 19 m/o, as did the breathing zone height, which varied between 60 and 85 cm. Resuspension mass emission rates increased with both infant age and particle size. A 19 m/o infant will resuspend comparably more particles from the same indoor settled dust deposit compared to a 15 m/o or 12 m/o infant. Age-dependent variations in the resuspension mass emission rate and eddy diffusivity coefficient drove changes in the vertical particle concentration profile within the resuspended particle cloud. For all particle size fractions, there is an average of a 6% increase in the resuspended particle concentration at a height of 1 m from the floor for a 19 m/o compared to a 12 m/o infant. Time-resolved locomotion profiles were obtained for infants in natural gait during free play establish the transient nature of walking-induced particle resuspension and associated exposures for infants, with variable periods of active locomotion, no motion, and impulsive falls. This study demonstrates that floor dust resuspension and exposure can be influenced by the nature of infant locomotion patterns, which vary with age and are distinctly different from those for adults.</p>

Contexte : Peu d’études ont recherché le rôle des facteurs de risque professionnels dans la survenue des cancers des voies aérodigestives supérieures (VADS). Ces études ont été conduites principalement chez des hommes.Objectif : L’objectif de cette thèse était d’étudier les associations entre les cancers des VADS et les expositions professionnelles chez les femmes.Méthodes : Icare est une étude cas-témoins en population générale incluant 296 cas féminins de cancers épidermoïdes des VADS et 775 femmes témoins. Les historiques de carrières recueillis ont été codés et croisés avec les matrices emplois-expositions du programme Matgéné. Outre les intitulés d’emplois, les expositions à 5 solvants chlorés (chloroforme, chlorure de méthylène, perchloréthylène, trichloréthylène, tétrachlorure de carbone), 5 solvants oxygénés (éthylène glycol, tétrahydrofurane, éther éthylique, cétones, alcools), 5 solvants pétroliers (essences carburants, essences spéciales, gazole, benzène, white-spirit) et à 7 poussières et fibres (amiante, farine, cuir, fibres céramiques réfractaires, ciment, laines minérales, silice) ont été étudiées. Les odds-ratios et leurs intervalles de confiance à 95% ajustés sur l’âge, le département, les consommations de tabac et d’alcool ont été estimés par régressions logistiques non conditionnelles.Résultats :Plusieurs professions et secteurs d’activité associés à un risque élevé de cancer des VADS ont été identifiés. Certaines professions (ouvrières de l’alimentation et des boissons, monteuses en appareillage électrique ou électronique, soudeuses) peuvent être à l’origine d’expositions professionnelles aux solvants, aux métaux, aux fumées de soudage et à diverses poussières. Les analyses par nuisance ont mis en évidence des associations significatives entre le risque de cancer des VADS et l’exposition au perchloréthylène et au au trichloréthylène. Aucune association claire n’est observée avec les solvants pétroliers et oxygénés, certains largement utilisés par les femmes L’exposition aux poussières de farine augmente significativement le risque de cancer des VADS. Une exposition probable à l’amiante est associée à une augmentation modérée et non significative du risque. Les analyses par localisation de cancer (cavité orale, pharynx, larynx), limitées par des effectifs faibles, ne mettent pas en évidence d’association spécifique.Conclusion : Nos résultats suggèrent un rôle des expositions professionnelles au trichloréthylène, au perchloréthylène et aux poussières de farine dans la survenue des cancers des VADS chez les femmes. / Background : Few occupational studies have addressed head and neck cancer, and these studies have been predominantly conducted in men. Objective : Our objective was to investigate the associations between head and neck cancer and occupational exposures in women Population and methods : ICARE, a French population-based case–control study, included 296 squamous cell carcinomas of the head and neck (HNSCC) in women and 775 female controls. Lifelong occupational history was collected. Job-exposure matrices were used to assess exposure to five chlorinated solvents (carbon tetrachloride; chloroform; methylene chloride; perchloroethylene; trichloroethylene), 5 petroleum solvents (benzene; special petroleum product; gasoline; white-spirits and other light aromatic mixtures; diesel, fuels and kerosene), 5 oxygenated solvents (alcohols; ketones and esters; ethylene glycol; diethyl ether; tetrahydrofuran) and 7 fibers and dusts (asbestos, flour dust, leather dust, refractory ceramic fibers, cement dust, mineral wools and silica) . An analysis by job title was conducted, and then associations with specific occupational exposures were investigated.Odds ratio (ORs) and 95% confidence intervals (CI), adjusted for smoking, alcohol drinking, age and residence area, were estimated with logistic models. Results : Significantly increased HNSCC risks were found for several jobs and industries. Some of these occupations (food and beverage processors, electrical and electronic equipment assemblers, welders and flame cutters) may entail exposure to agents such as solvents, metals, welding fumes and various dusts. Analyses for specific occupational exposures showed a significantly elevated risk of HNSCC associated with exposure to trichloroethylene and perchloroethylene. There is no clear evidence that petroleum or oxygenated solvents, some of them commonly used by women, are risk factors for HNSCC. Exposure to flour dust increased significantly HNSCC risk. Probable exposure to asbestos was associated with a moderate, non-significant elevation in risk. Analyses by cancer site (oral cavity, pharynx, larynx) were hampered by small numbers and did to reveal any specific association.Conclusion : These findings suggest that occupational exposure to perchloroethylene, trichloroethylene and flour dust may increase the risk of HNSCC in women.

Les effets respiratoires aigus des expositions journalières à des particules fines et ultrafines ne sont pas pleinement documentés pour les expositions professionnelles, même si de nombreux travailleurs sont exposés à des niveaux de particules considérablement plus élevés que dans l'environnement. Cela est en partie attribuable au manque de données sur l'exposition. Actuellement, les études évaluant les expositions professionnelles aux particules fines et ultrafines sont peu nombreuses et manquent de méthodes standardisées pour permettre une conclusion générale sur l'exposition des travailleurs. Les paramètres pour améliorer l'évaluation de l'exposition incluent l'harmonisation des stratégies d'échantillonnage et l'évaluation de la distribution des tailles (e.g. particules de diamètres médians de 2.5 et 4 µm et particules ultrafines), de la composition chimique et du potentiel oxydatif de ces particules. Ainsi, dans un contexte d'incertitude sur les risques respiratoires aigus, et considérant le grand nombre de travailleurs potentiellement exposés en l'absence de données d'exposition comparables entre les milieux de travail, les besoins de produire des nouvelles connaissances dans ce domaine sont énormes. Ainsi, l'objectif principal de cette thèse était d’estimer les risques associés à l’exposition journalière aux particules fines et ultrafines dans divers milieux de travail avec les trois sous-objectifs suivant: (1) estimer des niveaux de particules fines et ultrafines dans différents milieux de travail; (2) évaluer le potentiel oxydatif et le fardeau du potentiel oxydatif des expositions professionnelles aux particules fines dans deux milieux d'une école des métiers de la construction; (3) estimer, par une revue systématique et une méta-analyse, la relation entre les expositions professionnelles et environnementales à court terme (c.-à-d. journalière) aux particules fines et leurs effets respiratoires aigus sur la fonction pulmonaire. Pour le premier objectif, des mesures ont été effectuées pendant 12 jours d'échantillonnage dans une mine souterraine, un tunnel de métro, un atelier de réparation de camions et une fonderie. Des instruments à lecture directe et des mesures intégrées ont été utilisés et comprenaient des mesures de la concentration numérique, la concentration massique, la distribution granulométrique, la microscopie électronique à transmission et la composition (par exemple, le carbone total (CT) et le carbone élémentaire (CE)) des particules. Pour le deuxième objectif, le potentiel oxydatif (OPAA) et le fardeau oxydatif (OBAA) ont été évalués par le test d'ascorbate en utilisant un fluide de revêtement des voies respiratoires synthétique. Des échantillons personnels de PM4 (Nsoudage = 53; Nconstruction = 54) ont été prélevés dans la zone respiratoire, tandis que des mesures en postes fixes de PM4 (Nsoudage = 54; Nconstruction = 33) et de PM2.5 (Nsoudage = 53; Nconstruction = 34) ont été collectées à une distance d'environ 1,5 mètre des apprentis. Pour le troisième objectif, nous avons recherché des bases de données bibliographiques pour identifier les études portant sur les associations entre les expositions journalières aux particules fines (c.-à-d. PM2.5 et PM4) et les paramètres de la fonction pulmonaire (e.g. volume expiratoire forcé en 1 sec, FEV1) chez les adultes en bonne santé. Séparément pour les études environnementales et professionnelles, nous avons résumé les résultats à l'aide de méta-analyses à effets aléatoires lorsque cinq estimés d’association ou plus étaient disponibles. Les concentrations en nombre de particules les plus élevées ont été observées dans la mine souterraine, l’atelier de soudage et la fonderie. Pour les milieux de travail avec une exposition au diesel, la mine souterraine présentait la concentration numérique la plus élevée (134 000 particules/cm3) par rapport au tunnel de métro (32 800 particules/cm3) et à l'atelier de réparation de camions (22 700 particules/cm3). De plus, les concentrations massiques des particules fines, du CT et du CE étaient également plus élevées dans la mine souterraine par rapport aux autres milieux. Le ratio CT/CE était de 1,4 dans la mine, 2,5 dans le tunnel et 8,7 dans l'atelier, indiquant la présence d’une importante source de carbone organique non associée aux émanations de moteur diesel dans les milieux de travail non miniers. Cette source de carbone organique peut affecter l'estimation de l'exposition lorsque le CT est utilisé comme indicateur d'exposition au diesel. Les mesures de la distribution de la taille et les images capturées par microscopie à transmission électronique ont indiqué que les particules trouvées dans tous les milieux de travail étaient majoritairement dans la fraction ultrafine. Les particules collectées dans les milieux de travail ont été associés à différents niveaux de potentiel oxydatif. Les particules de soudage présentaient des niveaux plus élevés de OPAA (3,3 ρmol /min/µg) et OBAA (1750 ρmol/min/m3) que le site de construction (OPAA = 1,4 ρmol/min/µg; OBAA = 486 ρmol/min/m3). Ces niveaux d'OBAA dépassaient largement les niveaux trouvés dans l'environnement général. Dans les deux milieux de travail, les niveaux d'OPAA n'ont pas été influencés par les différentes stratégies d'échantillonnage (c.-à-d. mesures personnelles et en postes fixes) ou par la taille des particules (c.-à-d. PM2.5 et PM4). Cependant, en raison des concentrations de particules plus élevées, l'OBAA des échantillons personnels était significativement plus grand que celui des mesures d’ambiance dans l'atelier de soudage. La revue systématique et méta-analyse a montré que les associations entre les expositions journalières aux particules fines dans l’environnement général étaient plus prononcées qu’en milieu de travail pour un même incrément d'exposition. Une qu'une augmentation de 10 ug/m3 des expositions journalières aux particules fines respirables était associée à des réductions du FEV1 de 0,87 ml (IC à 95%: -1,36 à -0,37 ml; I2 = 54 %) dans les études professionnelles, et une augmentation similaire des particules fines était associée à une réduction de 7,62 mL (IC à 95%: -10,62 à -4,63 mL; I2 = 0%) dans les études environnementales. Des résultats similaires ont été observés pour les associations avec la capacité vitale forcée. En résumé, les résultats de cette thèse montrent que les travailleurs sont exposés à des niveaux importants de particules exprimées en termes de concentrations massiques et numériques, et que ces particules se trouvent principalement dans la fraction ultrafine. Les concentrations élevées de ces particules combinées à un potentiel oxydatif important entrainent un fardeau oxydatif qui dépasse largement celui d’études environnementales. De plus, les expositions professionnelles pendant un quart de travail entraineraient des effets sur la santé respiratoire décrits en termes de réduction de la fonction pulmonaire des travailleurs. À la lumière de ces résultats, des améliorations des pratiques d'hygiène industrielle et de la surveillance de l'exposition aux particules fines et ultrafines dans les milieux de travail sont nécessaires pour contrôler et limiter les risques sanitaires potentiels des expositions journalières à ces polluants. / Respiratory effects, such as lung function, of short-term exposures to fine and ultrafine particles are not well documented for occupational exposures, even though many workers are exposed daily to levels considerably higher than in the general environment. This limited understanding can be attributed to the lack of exposure data. Currently, studies assessing occupational exposures to fine particles and ultrafine fraction are few and lack standardized methods to allow a general conclusion about workers’ exposures. The steps for improving exposure assessment include the harmonization of sampling strategies and the assessment of additional information related to the size distribution (e.g. particles of median diameter of 2.5 and 4 µm, and ultrafine particles), chemical composition, and the oxidative potential of these particles. Thus, in a context of uncertainty about the acute respiratory risks, with many potentially exposed workers and in the absence of comparable exposure data, the needs for developing knowledge in this field are enormous. Hence, the main objective of this thesis was to estimate the risk of daily exposures to fine and ultrafine particles in various workplaces with three specific objectives: (1) to quantify and characterize exposures to fine and ultrafine particles in different workplaces in Québec by an innovative multi-metric approach; (2) to estimate the oxidative potential and oxidative burden of particles in two occupational settings from a construction trades school; (3) to separately estimate, by a systematic review and meta-analysis, the associations between short-term (i.e. daily and sub-daily) occupational and environmental exposures to fine particles and its acute respiratory effects on lung function in healthy adults. For the first objective, measurements were performed in an underground mine, a subway tunnel, a truck repair workshop, and a smelting industry for at least 12 sampling days each. Direct-reading instruments and filter-based methods were used and included measurements of the number concentration, mass concentration, size distribution, transmission electron microscopy and composition (e.g. Total carbon (TC) and elemental carbon (EC)) of particles. For the second objective, the oxidative potential (OPAA) and oxidative burden (OBAA) were assessed by the ascorbate assay with a synthetic respiratory tract lining fluid. Personal PM4 (Nwelding = 53; Nconstruction = 54) samples were collected from the breathing zone, while area samples of both PM4 (Nwelding = 54; Nconstruction = 33) and PM2.5 fractions (Nwelding = 53; Nconstruction = 34) were collected at distances of around 1.5 meter from the apprentices. For the third objective, we searched bibliographic databases to identify studies investigating associations between daily and sub-daily exposures to fine particles (i.e. PM2.5 and PM4) and lung function parameters (e.g. Forced Expiratory Volume in 1 sec, FEV1) in healthy adults. Separately for environmental and occupational studies, we summarized findings using random-effects meta-analyses when five or more independent estimates of association were available. The highest particle number concentrations were observed in the underground mine, welding shop and smelting industry. For the workplaces with diesel exposure, the underground mine had the highest geometric mean of particle number concentration (134,000 particles/cm3) compared to the subway tunnel (32,800 particles/cm3) and the truck repair workshop (22,700 particles/cm3). This same pattern of exposure in these workplaces were also observed for the mass concentration of fine particles, TC and EC. The TC/EC ratio was 1.4 in the mine, 2.5 in the tunnel and 8.7 in the workshop, indicating significant organic carbon interference in the non-mining workplaces that can affect exposure estimation when TC is used as an indicator of diesel exposure. Measurements of the size distribution and images captured by transmission electron microscopy indicated that the particles found in all workplaces were mainly in the ultrafine size fraction. Particles collected in the welding shop and construction site were associated with important levels of redox activity. Welding particles had higher OPAA (3.3 ρmol/min/µg) and OBAA (1,750 ρmol/min/m3) compared to the construction site (OPAA = 1.4 ρmol/min/µg; OBAA = 486 ρmol/min/m3). These levels of OBAA largely exceeded the levels found in environmental settings. In both workplaces, OPAA levels were not influenced by the different sampling strategies (i.e. area versus personal measurements) or size fractions (i.e. PM2.5 and PM4). However, driven by the higher particulate matter concentrations, the OBAA from personal samples was higher compared to area samples in the welding shop. The systematic review and meta-analysis showed that associations between daily exposures to fine particles and lung function in environmental settings were more pronounced than in occupational settings for a same exposure increment. An increase of 10 µg/m3 in the daily and sub-daily exposures to respirable fine particles were associated with FEV1 reductions of 0.87 mL (95% CI: -1.36 to -0.37 mL; I2= 54%) in occupational studies, and a similar increase in fine particles was associated with a reduction of 7.63 mL (95% CI: -10.62 to -4.63 mL; I2= 0%) in environmental studies. Similar results were observed for associations with the forced vital capacity. In summary, this thesis’s results showed that workers are exposed to important levels of particles expressed in terms of mass and number concentrations, and these particles are mainly in the ultrafine size range. The high particulate matter concentrations combined with an elevated oxidative potential resulted in significant levels of oxidative burden that largely exceeded those from environmental settings. Also, occupational exposures during a work shift may result in respiratory health effects described in terms of reduction in workers’ lung function. Based on our results, improvements in industrial hygiene practices and the surveillance of exposure to fine and ultrafine particles in the workplace are needed to control and limit potential health risks of daily exposure to these pollutants.

Objectifs. Pour augmenter l’activité physique populationnelle et réduire les inégalités relatives à l’environnement bâti, on doit identifier le rôle des profils sociodémographiques individuels dans les niveaux d’activité physique et d’exposition aux environnements bâtis favorables au mode de vie actif. Méthodes. Cette étude combine des données d’accélérométrie et de GPS collectées auprès de 820 participants durant 10 à 30 jours entre 2018 et 2020 dans les études INTErventions urbaines, Recherche-Action, Communautés et sanTé (INTERACT) et Réseau Express Métropolitain (REM). Différents modèles de régressions multiniveaux ‒journées nichées dans des individus‒ testent les associations et les interactions entre les profils sociodémographiques, les niveaux d’exposition à des facteurs environnementaux susceptibles de favoriser le mode de vie actif (infrastructures de transports, commerces, densité bâtie et espaces verts) et la proportion journalière de minutes actives. Les résultats sur l’échantillon de l’application EthicaData sont comparés à ceux sur l’appareil SenseDoc. Résultats. Les participants plus âgés, universitaires ou sans emploi ainsi que les femmes sont moins actifs. Les participants plus âgés, non-universitaires, sans emploi ou à haut revenu ainsi que les hommes sont moins exposés à l’environnement bâti favorable à l’activité physique. Discussion. Les niveaux d’activité physique et d’exposition à l’environnement bâti ainsi que les effets de l’exposition environnementale ne varient pas systématiquement en défaveur des groupes désavantagés systémiquement. Des associations sont inattendues entre l’exposition à l’environnement bâti et le mode de vie actif. Les résultats basés sur le GPS sont concordants entre EthicaData et SenseDoc, mais discordants pour ceux basés sur l’accélérométrie. / Aim. To increase population levels of physical activity and reduce inequalities related to built environment, we must identify the role of individual-level sociodemographic profiles in physical activity levels, and in levels of exposure to built environment that may contribute to active living. Method. This study combines accelerometry and GPS data collected among 820 participants during 10 to 30 days between 2018 and 2020 within the INTErventions, Research, and Action in Cities Team (INTERACT) and Reseau Express Metropolitain (REM) studies. Multiple multilevel models ‒days nested within individuals‒ test associations and interactions between socio demographic profiles, levels of exposure to environmental factors susceptible to promote active living (transport infrastructures, shops, built density and green spaces) and the daily proportion of active minutes. Results on the EthicaData application subset are compared to those on the SenseDoc device subset. Results. Participants who are older, have a university profile or are unemployed, along with women, are less active. Participants who are older, don’t have a university profile, are unemployed or have a higher income, along with men, are less exposed to built environment that may contribute to physical activity. Discussion. The levels of physical activity and exposure to built environment, and the effects of environmental exposure on physical activity, do not vary systematically in disfavor of systemically disadvantaged groups. Some associations between exposed built environment and active living are unexpected. Results based on the GPS are consistent between EthicaData and SenseDoc, but inconsistent for those based on accelerometry.

Contexte : L’influence de la végétation urbaine sur le développement de l’asthme infantile est controversée. Il est avancé que les arbres (canopée urbaine) réduisent la pollution atmosphérique, un facteur de risque de l’asthme mais également, que certains peuvent émettre des pollens et des composés organiques volatils biogéniques, tout-autant des facteurs de risque pour le développement de l’asthme chez l’enfant. Cependant, les risques associés à la canopée urbaine ont été étudiés à l’aide de données rudimentaires souvent, sans considération pour la saison. Objectifs : 1) Caractériser l’association entre la végétation urbaine et le développement de l’asthme en distinguant la végétation totale et de la canopée des feuillus et de conifères, en fonction des saisons de production de pollens et de feuilles des arbres. 2) Évaluer l’influence de la canopée d’arbres sur l’association entre les particules fines (PM2.5) et le développement de l’asthme infantile. Méthodes : Nous avons utilisé les données d’une cohorte de naissance ouverte contenant tous les enfants nés sur l’île de Montréal (Canada) entre 2000 et 2015 et suivis jusqu’à leurs 12 ans, créée à partir de données médico-administratives agrégées. L’exposition à la végétation totale a été estimée à l’aide d’une mesure satellitaire appelée l’indice de végétation par différence normalisée (NDVI) et l’exposition à la canopée urbaine, a été estimée à l’aide de données de télédétection laser aéroporté - LiDAR permettant d’estimer l’aire de la canopée des feuillus et des conifères dans un rayon de 250 m autour de la résidence des participants, tout au long du suivi. En dehors des saisons de pollens et de feuilles des arbres, les variables d’expositions ont été fixées à zéro. Des modèles de risque proportionnels de Cox ont été développés pour estimer le risque associé au NDVI et aux canopées d’arbres lors de la saison de pollens et de feuilles des arbres. La non-linéarité a été modélisée à l’aide de catégories et de splines cubiques pour les expositions. Nous avons ensuite évalué l’effet de la canopée urbaine sur l’association entre les particules fines (PM2.5) et le développement de la maladie. Résultats : Parmi les 352 946 enfants inclus dans la cohorte et suivis pour un total de 1,7 millions de personnes-années, 30 816 nouveaux cas d'asthme ont été identifiés pour un taux moyen de nouveaux cas d’asthme était de 17,79 nouveaux cas par 1 000 personnes-années. Le NDVI moyen annuel s’élevait à 0,365 (Écart-type (ET) : 0,106) dans un rayon de 250 m centré sur la résidence des participants. En saison de pollens, le NDVI moyen se réduisait à 0,089 (ET : 0,106) et à 0,15 (ET : 0,185) en saison de feuilles. En moyenne, les enfants étaient exposés à trois fois plus de canopées de feuillus (moyenne = 12,3 (ET : 17,0) ×103 m2) que de conifères en saison de feuilles (moyenne= 4,5 (ET : 4,3) ×103 m2), et sept fois plus en saison de pollens. Nos analyses ont révélé des associations distinctes en fonction des saisons pour le NDVI et la canopée de feuillus. Trop peu de conifères étaient présents pour tirer des conclusions quant à leur effet. Les analyses à l’aide des splines cubiques pour les expositions ont indiqué la présence de relations non-linéaires. La catégorisation des expositions a indiqué que des niveaux moyens de canopée de feuillus en saisons de feuilles avaient un effet protecteur lorsque comparés aux non-exposés (Rapport de Risque (RR): 0,694 ; Intervalle de confiance (IC95%) : 0,680 – 0,708). À l’inverse, pour les journées de pollens, la canopée de feuillus autour de la résidence était associée à l’augmentation du risque (RR =1,082 (IC95% 1,056 – 1,108)). Pour les catégories de NDVI annuel (non subdivisé par saisons), aucune association n’a été détectée. Pour finir, la canopée d’arbres et le NDVI n’ont influencé que très faiblement l’association entre les PM2.5 régionaux et le développement de l’asthme infantile. Cependant, une légère interaction a été observée entre les feuillus en saison de feuilles et les PM2.5. Des niveaux élevés de feuillus autour de la résidence en période de feuilles diminueraient le risque d’asthme associé à l’exposition aux PM2.5. Discussions : Les résultats suggèrent que l’effet de la végétation varie en fonction des saisons. L’effet capté par le NDVI semble être en grande partie attribuable à la canopée de feuillus. L’influence de la végétation sur l’association entre les PM2.5 et le développement de l’asthme est très faible. / Background: The influence of urban vegetation and tree canopy on the development of childhood asthma is controversial. It is argued that trees reduce air pollution, a risk factor for asthma, but at the same time, some species emit pollens and biogenic volatile organic compounds, all of which are risk factors for the development of asthma in children. Yet, the risks associated with the urban canopy have been studied using rudimentary data, often without consideration for the season. Objectives: 1) To characterize the association between urban vegetation and asthma development by distinguishing between total vegetation and deciduous and evergreen tree canopy, according to the pollen and leaf-on seasons. 2) To assess the influence of tree canopy on the association between fine particulate matter (PM2.5) and the development of childhood asthma. Methods: We used data from an open birth cohort containing all children born on the island of Montreal, Canada, between 2000 and 2015 and followed up until their 13th birthday, created from aggregated medico-administrative data. Exposure to total vegetation was estimated using a satellite measure called the normalized difference vegetation index (NDVI). Exposure to the urban canopy was estimated using LiDAR, an airborne remote laser sensing technology that was used to estimate the area of the deciduous and coniferous canopy within a 250 m buffer centered on participants' residential postal codes, updated throughout the follow-up. Outside of the pollen and tree leaf-on seasons, exposure variables were set to zero. Cox proportional hazard models were developed to estimate the risk associated with NDVI and tree canopies for the pollen and tree leaf-on seasons. Nonlinearity was modeled using categories and restricted cubic splines for exposures variables. We then assessed the effect of the urban canopy on the association between fine particulate matter (PM2.5) and asthma development. Results: Among the 352,946 children included in the cohort and followed for a total of 1.7 million person-years, 30,816 new asthma cases were detected, for an average incidence rate of 17.79 new cases per 1,000 person-years. The mean annual NDVI was 0.365 (Standard Deviation (SD): 0.106) within a 250 m buffer centered on participants' residential postal codes. In the pollen season, the mean NDVI was reduced to 0.089 (SD: 0.106) and to 0.15 (SD: 0.185) for the leaf-on season. On average, children were exposed to three times as much deciduous canopy (mean= 12.3 (SD: 17.0) ×103 m2) as coniferous canopy in leaf-on season (mean= 4.5 (SD: 4.3) ×103 m2), and seven times as much in pollen season. Our analyses revealed distinct associations by season for NDVI and deciduous trees. Too few evergreens were present to draw conclusions about their effect. Cubic spline analyses for exposures indicated the presence of nonlinear relationships. Exposure categorization indicated that average levels of deciduous trees canopy in the leaf-on season had a protective effect when compared to unexposed (Hazard Ratio (HR): 0.694; Confidence Interval (CI95%): 0.680 - 0.708). Conversely, for pollen days, the residential deciduous canopy was associated with increased risk (HR =1.082 (CI95% 1.056 - 1.108)). For annual NDVI categories (not subdivided by season), no association was detected. Finally, tree canopy and NDVI only weakly influenced the association between regional PM2.5 and childhood asthma development. However, a slight interaction was observed between leaf-on-season deciduous canopy and PM2.5. High levels of deciduous trees canopy at residential postal codes during the leaf-on season decrease the risk of asthma associated with PM2.5 exposure. Discussion: Our results suggest that the effect of vegetation varies with season. The effect captured by NDVI appears to be largely due to the deciduous canopy. The influence of vegetation on the association between PM2.5 and asthma development appeared to be marginal.