Ce travail a eu l'objectif d'étudier les risques de contamination du sol et des chaînes alimentaires avec des pesticides organochlorés (POC). Nous avons analysé les sols autour des entrepôts et la migration de POC en aval des sites. Nous avons effectué l'évaluation du risque d'un des sites pollués (ancien dépôt de pesticides) et nous l'avons estimé de « classe 2 » - site à surveiller. Nous avons étudié l'accumulation des POC dans les chaînes alimentaires : dans les produits végétaux, les poissons et les produits alimentaires d'origine animale (crèmes et œufs). Nous avons trouvé que les concentrations de POC dépassent les normes européennes dans beaucoup d`échantillons. Ces données indiquent que la contamination de produits alimentaires avec de pesticides est le résultat de l`interdiction de l`utilisation du DDT et du HCH en agriculture et dans le domaine de la santé publique. Dans cette étude, nous avons effectuées des estimations des apports quotidiens de pesticides (DDT, HCH et HCB). Les données obtenues ne dépassent pas les valeurs admissibles. Nous avons conclu que les anciens entrepôts sont la source principale de pollution de différents écosystèmes et nous avons proposé une méthode efficace pour la remédiation des sols pollués – le « landfarming ».

Dans ce travail de thèse, nous avons analysé les résidus des plusieurs contaminants anthropiques dans des prédateurs de la chaîne alimentaire aquatique et des proies de la chaîne terrestre. En effet, la loutre, le grand cormoran et le silure sont prédateurs piscivores au sommet de la chaîne alimentaire, les pesticides organochlorés, les PCBs et les éléments traces métalliques (plomb, cadmium, cuivre et mercure) ont été détectés dans tous les foies de ces prédateurs prélevés dans les bassins de la Loire en France. Les PCBs sont les organochlorés les plus répandus dans les trois espèces, suivi des DDTs. Les valeurs maximales de PCBs ont atteint 1,61, 1,96 et 0,28 mg/kg de poids frais pour les cormorans, les loutres et les silures, respectivement. La concentration du mercure a dépassé la limite toxique pour plus de 40 % des cormorans analysés. L‘effet « cocktail » de ces contaminants sur les trois espèces n‘est pas étudié dans cette thèse. Cependant, Les concentrations des organochlorés et des éléments traces dans ces prédateurs sont généralement modestes ou faibles. Ainsi, Il nous semble que ces contaminants ne constituent pas une menace pour la conservation de ces espèces à court ou moyen terme. Par ailleurs, dans le réseau trophique terrestre, nous avons trouvé que trois rodenticides anticoagulants la chlorophacinone, la bromadiolone et le brodifacoum s‘accumulent dans les limaces de la manière rapide et stable au cours de temps, par contre aucune mortalité n‘a été observée chez les limaces. Le brodifacoum a été détecté dans plus de 90 % des limaces prélevées sur le terrain, et nous avons constaté que ces limaces représentaient un risque élevé d'empoisonnement secondaire pour trois de leurs prédateurs, le hérisson européen, la musaraigne commune et l'étourneau sansonnet. On pourrait donc confirmer que les invertébrés constituent une source non négligeable de rodenticides pour leurs prédateurs.L‘objectif de cette thèse est de montrer l‘influence du régime alimentaire sur la contamination des proies, des prédateurs et d‘évaluer les risques toxicologiques pour ces espèces / In this work, we analyzed the residues of several anthropogenic contaminants in predators of the aquatic food chain and prey of the terrestrial chain. The otter, the great cormorant and the catfish are piscivorous predators at the top of the food chain. Organochlorine pesticides, PCBs and trace elements (lead, cadmium, copper and mercury) were detected in all these predators collected from the basins of the Loire in France. Residue level of PCBs in these predators was the highest followed by DDTs and maximal PCB values reached 1.61, 1.96, and 0.28 mg/kg wet weight for cormorants, otters, and catfish, respectively. The concentration of mercury exceeded the toxic thresholds for more than 40% of the cormorants analyzed. The possible combined effect of these contaminants on the three species has not been studied in this thesis. However, the concentrations of organochlorines and trace elements are generally modest or low. Thus, it seems that these contaminants do not constitute a major threat to the conservation of these species for the short or medium term. Furthermore, in the terrestrial food chain, we found that three anticoagulant rodenticides chlorophacinone, bromadiolone and brodifacoum accumulate in slugs in a stable way over the time, whereas no mortality was observed in slugs. Brodifacoum was detected in more than 90% of the slugs collected in the field, and we found that these slugs represented a high risk of secondary poisoning for three of their predators, European hedgehog, common shrew and European starling. Therefore, it could be confirmed that invertebrates constitute a non-negligible source of rodenticides for their predators.The objective of this thesis is to show the influence of the diet on the contamination of prey, predators and to evaluate the toxicological risks for these species

Introduction : La présente étude explore pour la première fois en Afrique, l'association entre l'exposition aux pesticides organochlorés (POC) et le risque de diabète de type 2. L’étude se déroule dans la région du Borgou, au nord du Bénin, où l’utilisation intense de pesticides pour la culture du coton coïncide avec une prévalence élevée du diabète par rapport aux autres régions du pays. Objectifs: 1) Décrire le niveau d’exposition de la population des diabétiques et non diabétiques du Borgou par le taux sérique de certains pesticides organochlorés ; 2) Explorer la relation entre le risque de diabète de type 2 et les concentrations sériques des POC; 3) Examiner l’association entre l’obésité globale, le pourcentage de masse grasse et l’obésité abdominale avec les concentrations sériques des POC; 4) Explorer la contribution de certaines sources d’exposition alimentaire et non-alimentaire aux concentrations sériques des POC. Méthodes : Il s'agit d'une étude cas-témoin qui concerne 258 adultes de 18 à 65 ans identifiés par deux valeurs glycémiques capillaire et veineuse au seuil de 7 mmol/l pour les diabétiques et 5,6mmol/l pour les témoins non diabétiques. Les 129 témoins ont été appariés aux 129 cas selon les critères suivants : l’ethnie, l’âge ± 5ans, le sexe et la localité de résidence. Les informations personnelles et celles portant sur les modes d’exposition ont été recueillies par questionnaire. Les concentrations sériques des POC ont été obtenues par chromatographie gazeuse couplée d’une spectrométrie de masse. L’obésité globale est déterminée par l’IMC ≥ 30 kg/m2. L’obésité abdominale est obtenue par le tour de taille selon les critères consensuels d’Alberti et al. pour la définition du syndrome métabolique. Le pourcentage de masse corporelle a été mesuré par bio-impédance électrique et été considéré comme élevé au seuil de 33% chez les femmes et 25% chez les hommes. Résultats: En comparant les 3ème et premier terciles des concentrations de p,p’-DDE et p,p’-DDT, les sujets du 3e tercile étaient deux à trois fois plus susceptibles de présenter du diabète que ceux du 1er tercile. La probabilité d’obésité abdominale ou de l’obésité générale (en contrôlant pour le statut diabétique) était accrue de trois à cinq fois dans le dernier tercile pour trois des quatre POC qui étaient détectables soit p,p’-DDT, β-HCH et trans-Nonachlore. Les facteurs socioéconomiques associés aux POC sériques sont le niveau d’éducation élevé, un meilleur revenu et la résidence en milieu urbain. Les sources d’exposition non alimentaire significativement associées aux concentrations sériques de POC étaient l’exposition professionnelle mixte (primaire et secondaire) aux pesticides et la consommation de tabac local. L’achat en opposition à l’autoproduction de plusieurs groupes de denrées alimentaire était associé à de plus fortes teneurs de POC. La fréquence de consommation hebdomadaire du poisson, des légumes, du fromage, de l’igname séchée ainsi que du mil, de l’huile de palme et de certaines légumineuses comme le soya, le néré, le niébé et le voandzou était significativement associées aux POC sériques. Conclusion : L’étude a mis en évidence la relation entre le niveau sérique de pesticides organochlorés d’une part, du diabète ou de l’obésité d’autre part. Les concentrations de POC observées au Borgou sont assez élevées et méritent d’être suivies et comparées à celles d’autres régions du pays. Les facteurs contribuant à ces teneurs élevées sont le niveau d’éducation élevé, un meilleur revenu, la résidence en milieu urbain, l’achat et la fréquence de consommation de plusieurs aliments. La contribution du mélange des polluants auxquels les habitants de cette région sont exposés à la prévalence croissante du diabète mérite d’être examinée, notamment les pesticides utilisés actuellement dans la région pour les productions de rente et autres polluants persistants. Ces résultats contribuent à accroître les connaissances sur les facteurs de risque émergents pour le diabète que sont des polluants environnementaux comme les pesticides. Les implications pour la santé publique sont importantes tant pour la prévention des maladies chroniques que pour la sensibilisation des autorités politiques du pays pour une politique agricole et sanitaire adéquate visant la réduction de l’exposition aux pesticides. / Background: The present study examines for the first time in sub-Saharan Africa, the association between exposure to organochlorine pesticides (OCPs) and the risk of type 2 diabetes. The study took place in the Borgou area in the northern part of Benin, where the intensive use of pesticides for cotton production coincides with a high prevalence of diabetes compared to other areas of the country. Objectives: 1) To describe in a sample of subjects with diabetes and in non-diabetic control subjects of Borgou serum levels of some OCPs; 2) To assess the relationship between the risk of type 2 diabetes and serum concentrations of OCPs; 3) To examine the association between overall obesity, the percentage of body fat and abdominal obesity with serum concentrations of OCPs; 4) To explore the contribution of some potential sources of exposure to serum concentrations of OCPs. Methods: This is a case-control study of 258 adults aged 18 to 65 years, identified on the basis of a diabetes prevalence study. Subjects were detected by capillary and venous fasting blood glucose at the threshold of 7mmol /l for diabetic subjects and 5.6mmol / l for the controls. The 129 controls were matched with 129 cases for ethnic group, age ± 5 years, sex and residence location. Personal data and information on potential sources of pesticide exposure were collected by questionnaire. Serum OCPs were determined by gas chromatography coupled with mass spectrometry. Overall obesity was determined by a BMI ≥ 30kg/m2. Abdominal obesity was defined according to waist circumference using the Alberti et al. consensual criteria for metabolic syndrome. The percentage of body fat was measured by bioelectrical impedance and was higher at the threshold of 33% in women and 25% in men. Results: Comparing the third and first tertiles of p,p'-DDE and p,p'-DDT serum concentrations, we observed a two to threefold higher odds ratio for diabetes. The likelihood of abdominal obesity or general obesity was three to five times higher in the upper compared to lower tertile for three of the four detected OCPs, that is: p,p'-DDT, β-HCH and trans-Nonachlor. The socioeconomic factors associated with serum OCPs are high level of education, high income and residence in urban area. The non-food sources of exposure were mixed occupational exposure (primary and secondary) and consumption of local tobacco. The food sources of exposure were purchased foods that are greater source of exposure to pesticide than self-production. The frequency of weekly consumption of fish, vegetables, cheese, dried yam as well as millet, oil palm and some legumes such as soybeans, locust bean, cowpea and Bambara groundnut was significantly associated with serum concentrations of OCPs. Conclusion: The study highlighted the relationship between the serum level of organochlorine pesticides on the one hand, diabetes or obesity on the other. Levels of OCPs observed in Borgou are high enough and need to be monitored and compared to others areas in the country. Factors associated with high levels of OCP in Borgou are high levels of education, high income, residence in urban area, purchase and consumption frequency of several foods. The contribution of the mixture of pollutants, to the increasing prevalence of diabetes in Borgou need to be examined, especially pesticides used currently for commercial productions in agriculture and other persistent pollutants. These results contribute to increase the knowledge on emerging risk factors for diabetes that are environmental pollutants such as pesticides. The implications for public health are important in terms of chronic diseases prevention and sensitization of national policies makers, for proper agricultural and health policy aimed at reducing exposure to pesticides.

Ce travail s’intéresse à évaluer l’efficacité de procédés d’oxydation avancée pour l’élimination de pesticides dans l’eau, plus particulièrement l’acide 2,4-dichlorophénoxyacétique (2,4-D), un herbicide largement répandu, qui a été récemment classé comme cancérogène possible pour l’homme. Ces procédés utilisent différents types de rayonnement – UV/visible, ultrasons, rayons gamma –, seuls ou en combinaison avec des oxydants et/ou catalyseurs (ozone, peroxyde d’hydrogène, réactif de Fenton). L'influence du pH, de la dose d'oxydant, du type et de la concentration du catalyseur, du spectre d'irradiation lumineuse, de la dose de rayons gamma et de la fréquence ultrasonore est également analysée, de façon à déterminer par plans d’expériences les plages de fonctionnement optimales pour la conversion et la minéralisation du polluant. Parmi les procédés individuels, seules l’ozonation et l’oxydation Fenton homogène d’une part, la photolyse et l’irradiation gamma d’autre part permettent d’éliminer plus de 25% du carbone organique total en 1 heure. La sonolyse (à haute fréquence) apparaît comme le traitement moins performant, avec une dégradation du 2,4-D inférieure à 15% sur la même durée. Par ailleurs, des effets synergiques marqués sont mis en évidence en associant les différents types de rayonnement avec H2O2 ou le réactif de Fenton. Dans le dernier cas, le polluant est décomposé en moins de 10 minutes, tandis que le rendement de minéralisation est plus que doublé par rapport aux procédés séparés. Il en est de même pour le procédé couplé UV/O3 par rapport à l’ozonation et la photolyse seules. Ramenés à leur consommation énergétique, les traitements les plus efficaces sont, respectivement en termes de conversion et de minéralisation, l’oxydation radio-Fenton et l’oxydation photo-Fenton utilisant une lampe UV à basse pression de mercure. Par ailleurs, contrairement à la photolyse, ce dernier procédé est également activé par une lampe à arc Xenon, dont le spectre d’émission est proche de celui de la lumière du soleil. Sur la base de ces résultats, un photo-réacteur solaire à recirculation est mis en oeuvre pour traiter par oxydation photo-Fenton homogène des solutions de 2,4-D, préparées dans l’eau du robinet ou une eau résiduaire en entrée de station d’épuration. Dans les deux cas, la conversion du pesticide dépasse 95% en 1 heure et sa minéralisation 75% en 5 heures. Par ailleurs, l’eau ainsi traitée respecte tous les paramètres de qualité établis par la norme cubaine de rejet des eaux usées, en incluant une étape successive de neutralisation avec Ca(OH)2 et de filtration. Enfin, plusieurs parmi les meilleurs procédés sont évalués pour éliminer deux autres pesticides organochlorés, particulièrement toxiques et persistants dans l’environnement : le chlordécone et le bêta-hexachlorocyclohexane. Des résultats encourageants sont obtenus, avec une dégradation pratiquement totale des polluants en cinq heures, ce qui démontre l’intérêt des méthodes étudiées pour cette problématique. / This work investigates the efficacy of advanced oxidation processes for the remediation of pesticidesin water, more particularly 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D), a widely used herbicide that hasrecently been classified as a possible carcinogen to humans. These methods use different types ofradiation - UV / visible, ultrasound, gamma rays - alone or in combination with oxidants and / orcatalysts (ozone, hydrogen peroxide, Fenton’s reagent). The influence of pH, oxidant dose, catalysttype and concentration, light irradiation spectrum, gamma radiation dose and ultrasound frequencyis also analyzed, in order to determine by experimental design the optimal operating ranges for theconversion and mineralization of the pollutant. Of individual processes, only ozonation andhomogeneous Fenton oxidation on the one hand, photolysis and gamma irradiation on the otherhand, achieve the abatement of more than 25% of total organic carbon in one hour. (High frequency)sonolysis appears as the less efficient treatment, resulting in less than 15% of 2,4-D being degradedover the same duration.In addition, marked synergistic effects are demonstrated by combining the different types of radiationwith H2O2 or Fenton’s reagent. In the latter case, the pollutant is decomposed in less than 10 minutes,while the mineralization yield more than doubles compared to the separate processes. It is the samefor UV/O3 coupled process with respect to ozonation and photolysis alone. When accounting for theirenergy consumption, the most effective treatments are, respectively in terms of conversion andmineralization, radio-Fenton oxidation and photo-Fenton oxidation using a low-pressure mercuryvaporUV lamp. Moreover, unlike photolysis, the latter method is also activated by a Xenon arc lamp,whose emission spectrum is close to that of sunlight. Bases on these results, a solar photoreactoroperating in closed loop is used to treat 2,4-D solutions, prepared with tap water or inlet stream ofwastewater treatment plant, by homogeneous photo-Fenton oxidation. In both cases, the conversionof the pesticide exceeds 95% in 1 hour and its mineralization 75% in 5 hours. Moreover, the treatedwater complies with all the quality parameters established by the Cuban norm for wastewaterdischarge, when including a subsequent step of neutralization with Ca(OH)2 and filtration.Finally, several of the best processes are evaluated to eliminate two other organochlorine pesticides,particularly toxic and persistent in the environment: chlordecone and beta-hexachlorocyclohexane.Encouraging results are obtained, with an almost complete degradation of the pollutants in fivehours, which demonstrates the value of the investigated methods for this issue. / En este trabajo se estudió la factibilidad de diferentes procesos avanzados de oxidación para laeliminación de plaguicidas en aguas, específicamente el ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D), unode los herbicidas más utilizados a nivel mundial y que recientemente ha sido clasificado comocancerígeno para el hombre. Estos procesos utilizan diferentes tipos de irradiación – UV/Visible,ultrasonido, radiación gamma – solos o en combinación con oxidantes y/o catalizadores (ozono,peróxido de hidrógeno, reactivo de Fenton). Con el objetivo de determinar las condiciones óptimaspara la degradación y mineralización del contaminante, se analizó la influencia del pH, la dosis deoxidante, el tipo y la concentración del catalizador, el espectro de irradiación luminosa, la dosis deirradiación gamma y la frecuencia y potencia ultrasónicas. Entre los procesos individuales,solamente la oxidación Fenton homogénea, la ozonización, la fotólisis y la radiación gamma lograroneliminar más de un 25% del carbono orgánico total en una hora. La sonólisis (a alta frecuencia)resultó el proceso menos eficiente, con una degradación del 2,4-D inferior al 15% en el mismotiempo.Al asociar los diferentes tipos de irradiación con el H2O2 o el reactivo de Fenton, se observaronefectos sinérgicos importantes. Para este último, el contaminante se degradó totalmente en menosde 10 minutos, mientras que la mineralización fue superior al doble de la obtenida para los procesospor separado. Lo mismo ocurrió para el proceso combinado UV/O3, respecto a los procesos defotólisis y ozonización solos. Teniendo en cuenta el consumo energético asociado a la degradacióny mineralización respectivamente, los tratamientos más eficientes fueron el radio-Fenton y el foto-Fenton utilizando una lámpara de baja presión de mercurio. Por otra parte, al contrario de la fotólisis,este último proceso se activó con una lámpara de arco de Xenon, la cual posee un espectro deemisión cercano a la luz solar. Teniendo en cuenta estos resultados, se realizó un grupo deexperimentos a escala de banco utilizando un foto-reactor solar, donde se trataron por oxidaciónfoto-Fenton homogénea disoluciones de 2,4-D preparadas con agua técnica y agua residualobtenida a la entrada de una planta de tratamiento de aguas. En los dos casos, la degradación delpesticida supera el 95% en 1 hora y su mineralización en 75% en 5 horas. Además, al incluir unaetapa de neutralización con Ca(OH)2, el agua residual tratada logra cumplir las normas de calidadestablecidas por la norma cubana de vertimiento de aguas residuales.Finalmente, algunos de los procesos con mejores resultados se evaluaron para la eliminación otrosdos pesticidas organoclorados de mayor toxicidad y persistencia en el medio ambiente: laclordecona y el beta hexaclorociclohexano. Al aplicar las técnicas de tratamiento a estoscompuestos se lograron buenos resultados, cercanos a la degradación total de ambos plaguicidasen cinco horas, lo que demuestra el interés de los métodos estudiados en esta tesis.