Les estuaires sont des écosystèmes aquatiques particulièrement soumis au changement global et notamment à la pollution par de nombreux xénobiotiques pouvant présenter un risque écotoxicologique et sanitaire. En toxicologie environnementale et en évaluation des risques la bioaccumulation est un processus fondamental car elle contrôle les doses internes de toxiques potentiels. Or les flux de contamination et de décontamination des organismes dépendent de processus internes (e.g. nutrition, croissance) eux-mêmes dépendant des conditions environnementales (e.g. température, nourriture) qui peuvent être affectées par le changement global.Dans ce contexte, cette thèse se propose de décrire, dans un cadre de modélisation mécaniste, les processus de bioaccumulation de deux familles de polluants organiques persistants (POP) halogénés potentiellement toxiques et bioaccumulables, aux propriétés physico-chimiques contrastées : les polychlorobiphényles (PCB, composés historiques fortement lipophiles) et les substances perfluorées (PFAS, composés émergents amphiphiles). Ce travail se focalise sur l’estuaire de la Gironde dont la fonction de nourricerie est fondamentale pour de nombreuses espèces de poissons marins dont la sole commune (Solea solea), souvent utilisée comme indicatrice de la qualité des nourriceries côtières et estuariennes.Pour permettre de tenir compte des fluctuations des conditions environnementales sur la bioaccumulation, dans la première partie de ce travail, j’ai développé un modèle de toxicocinétique(TK) couplé avec un modèle mécaniste bioénergétique basé sur la théorie DEB (Dynamic Energy Budget). Ce modèle DEB a été paramétré pour la sole commune et calibré pour chaque sexe (package DEB tool). Il permet de prédire les principales évolutions des fonctions physiologiques d’intérêt en bioaccumulation (ingestion, croissance, reproduction...), tout au long du cycle de vie d’un individu, en fonction de conditions environnementales dynamiques. Le modèle TK développé a été complexifié par l’ajout d’un flux d’élimination de contaminants, non considéré dans les précédents modèles DEB-TK.La calibration des paramètres toxicocinétiques (TK) du modèle, pour 4 congénères de PCB, est basée sur une méthode innovante de prise en compte de la variabilité individuelle d’ingestion, appliquée à une expérimentation de contamination de juvéniles de sole via leur nourriture. Ce travail a montré que même en tenant compte de l’ingestion de chaque poisson, l’assimilation efficace de contaminant était très variable et corrélée aux taux de lipides des individus. Dans une seconde partie, ce modèle a été appliqué aux conditions in situ de l’estuaire de la Gironde. Il a permis de mettre en évidence la forte influence de la composition du régime alimentaire sur la variabilité de l’âge à la maturité sexuelle et de la contamination des soles pour les deux familles de contaminant étudiées. La confrontation des prédictions du modèle aux mesures de contaminants dans les juvéniles de sole de l’estuaire a permis de calibrer les paramètres TK du composé majeur de chaque famille dans l’environnement (CB153 et PFOS). Cette calibration a conduit à deux constats dans le cadre de l’évaluation du risque : (1) un manque de connaissances pour extrapoler les calibrations de paramètres TK en conditions contrôlées vers les conditions naturelles ; (2) la différence d’erreur d’évaluation du risque liée à l’utilisation des mêmes paramètres TK «les plus pessimistes » quels que soient les composés. Enfin, des scenarios prospectifs simples ont été développés pour illustrer ces résultats et les possibles applications du modèle développé.In fine, ces prédictions de la contamination, de la croissance et du développement des soles pourront être reliées, lors de travaux ultérieurs, à des effets potentiels sur les fonctions physiologiques de la sole (modèles DEBtox), et aux conséquences sur la dynamique des populations de soles (e.g.modèles matriciels de population). / Estuarine ecosystems are particularly impacted by global change and, specifically, bychemical pollution from numerous xenobiotics that may be associated to ecotoxicological and health risks. In environmental toxicology and risk assessment, bioaccumulation is a fundamental process as it controls the internal doses of potential toxicants in organisms. However, the contamination and decontamination flows depend on internal processes thatare themselves dependent on environmental conditions (e.g. temperature, food) and thus on the other variables of global change.In this context, this manuscript aims at describing, within a mechanistic modelling framework, the bioaccumulation processes of two families of potentially toxic and bioaccumulable halogenated persistent organic pollutants (POPs) with contrasting physicochemical properties: the polychlorinated biphenyls (PCBs, highly lipophilic historical compounds) and the perfluorinated substances (PFAS, amphiphilic emerging compounds).This work focuses on the Gironde estuary whose nursery function is fundamental for many species of marine fish including the common sole (Solea solea), often used as an indicator of the quality of coastal and estuarine bursary grounds. In order to account for the influence of environmental conditions on bioaccumulation, the first part of this work consisted in developing a toxicokinetic model (TK) coupled with a mechanistic bioenergetic model based on the theory DEB (Dynamic Energy Budget). This DEBmodel has been parameterized for common sole and calibrated for each sex (packageDEBtool). It allows predicting the main evolution of the physiological functions of interest forbioaccumulation (ingestion, growth, reproduction...) throughout the life cycle of an individualaccounting for dynamic environmental conditions. The developed TK model was first calibrated for some PCBs, under controlled conditions, using an innovative method to take into account individual ingestion variability. This work showed that even if the individual ingestion of each fish is accounted for, the effective assimilation of contaminant is very variable and correlated with the lipid levels of the individuals. The application of the model tothe in situ conditions of the Gironde estuary led to identify that, whatever the contaminant family, the composition of the soles diet had a strong influence on the variability of soles contamination and age at sexual maturity. The comparison of model predictions with measurements made in juveniles of the estuary allowed calibrating the TK parameters values for the major compound of each family in the environment (CB153 and PFOS). This calibration led to two observations in the context of a risk assessment: (1) a lack of knowledge to extrapolate calibrations of TK parameters under controlled conditions to natural conditions;(2) the difference in risk assessment error related to the use of the same "worst case" TK parameters regardless of the compounds. Lastly, simple prospective scenarios have beendeveloped to illustrate these results and the possible applications of the model developed.Ultimately, these predictions of soles contamination, growth and development may be related in future work to potential effects on the physiological functions of sole (DEBtox models), and to consequences on soles population dynamics (e.g. matrix population models).

Les substances perfluoroalkylées (PFAS) sont des composés synthétiques utilisés dans une multitude de domaines pour leurs propriétés hydrofuges, antiadhésives et antitaches exceptionnelles. Cependant, ces contaminants, dont la neurotoxicité a été démontrée dans les études in vitro et in vivo, sont capables de traverser la barrière placentaire et d’atteindre le fœtus en développement. Bien qu’une multitude d’études épidémiologiques aient été conduites pour examiner l’association entre l’exposition prénatale aux PFAS et le neurodéveloppement des enfants, il n’y a pas de consensus dans la littérature : certaines rapportent des associations délétères, et d’autres protectrices ou nulles. Le but de cette étude est d’évaluer l’association entre l’exposition aux PFAS chez les femmes enceintes et le développement neurocomportemental et social des enfants pendant la petite enfance. Nous avons également examiné si le lien différait entre les filles et les garçons. Les données de l’étude Maternal-Infant Research on Environmental Chemicals (MIREC), une cohorte de grossesse pancanadienne, ont été utilisées. L’exposition prénatale à trois PFAS (acides perfluorooctanoïque (PFOA), perfluorooctanesulfonique (PFOS) et perfluorohexane sulfonique (PFHxS)) ainsi que leur somme (ΣPFAS) a été mesurée dans le plasma maternel prélevé durant le premier trimestre de grossesse. Lorsque les enfants étaient âgés de trois-quatre ans, les mères ont été invitées à remplir deux questionnaires sur leurs enfants : le Behaviour Assessment System for Children–2 (BASC-2), pour évaluer les difficultés émotionnelles et comportementales, et le Social Responsiveness Scale–2 (SRS-2), afin d’évaluer le développement social. À partir des données de 794 paires mère-enfant, des analyses de régressions linéaires multiples, avec ajustement pour des facteurs de confusion, ont été réalisées, et les coefficients d’association ont été calculés pour un doublement des concentrations de PFAS. La modification des associations selon le genre a été examinée au moyen de termes d'interaction et d'analyses stratifiées. Bien que la majorité des associations obtenues soient nulles, pour l’ensemble du groupe étudié, un doublement de l’exposition prénatale aux PFOS était lié à moins de déficits de motivation sociale (β = -1.03; IC : -1.88, -0.17) et le PFHxS à plus de comportements atypiques (β = 0.57; 0.04, 1.11). Cependant, les analyses selon le genre ont révélé que chez les garçons seulement, un doublement de l’exposition prénatale aux PFOA était significativement associée à des scores plus faibles pour les sous-échelles suivantes : indice des symptômes comportementaux, problèmes d'externalisation, agressivité et hyperactivité (β allant de -1.87 à -1.32). Le PFOS et la ΣPFAS étaient aussi liés à moins d’agressivité chez les garçons (β = 1.20; -2.27, -0.13 et β = -1.35; -2.55, -0.15 respectivement). À l’inverse, chez les filles, le PFOA était significativement lié à plus de symptômes d’anxiété, et le PFHxS et la ΣPFAS étaient liés à plus de problèmes de cognition sociale (β allant de 0.90 à 1.81). Dans l’ensemble, les données suggèrent que l’association entre l’exposition prénatale aux PFAS et le développement neurocomportemental et social des enfants semble différer selon le genre : un effet protecteur est observé chez les garçons, tandis qu’il ressort délétère chez les filles. Les résultats obtenus dans cette cohorte canadienne de grande taille corroborent ceux notés dans certaines études épidémiologiques rapportant un lien délétère, lequel est surtout observable chez les filles. / Perfluoroalkyl substances (PFAS) are synthetic compounds used in a wide range of fields for their exceptional water-repellent, non-stick, and stain-resistant properties. However, these contaminants, whose neurotoxicity has been demonstrated in in vitro and in vivo studies, can crossthe placental barrier, and reach the developing fetus. Although numerous epidemiological studies have been conducted to examine the association between prenatal exposure to PFAS and the neurodevelopment in children, there is no consensus in the literature: some report deleterious associations, while others report protective or null associations. The aim of this study is to investigate the association between PFAS exposure in pregnant women and the neurobehavioral and social development of children during early childhood. We also examined whether the association differed between girls and boys. We used data from the Maternal-Infant Research on Environmental Chemicals (MIREC) study, a pan-Canadian pregnancy cohort. Prenatal concentrations of three PFAS (perfluorooctanoic (PFOA), perfluorooctanesulfonic (PFOS) and perfluorohexanesulfonic acids (PFHxS)), as well as their sum (åPFAS), were measured in maternal plasma collected during the first trimester of pregnancy. When the children were three to four years old, mothers were asked to complete two questionnaires about their children: the Behaviour Assessment System for Children-2 (BASC-2) to assess emotional and behavioural difficulties, and the Social Responsiveness Scale-2 (SRS-2) to assess social development. Using data from 794 mother-child dyads, multiple linear regression analyses, with adjustment for confounding factors, were performed and regression coefficients were estimated to assess whether there was an association between each doubling of PFAS concentrations and test scores. Effect modification by child gender was examined using interaction terms and stratified analyses. For the entire study group, although most of the associations found were null, a doubling of prenatal PFOS exposure was linked to fewer social motivation deficits (β = -1.03; CI: -1.88, -0.17), and increased PFHxS was linked to more atypical behaviors (β = 0.57; 0.04, 1.11). However, gender-stratified analyses revealed that in boys only, each doubling of prenatal PFOA exposure was significantly associated with lower scores on the following BASC-2 subscales: Behavioral Symptoms Index, Externalizing Problems, Aggressivity and Hyperactivity (β ranging from -1.87 to -1.32). PFOS and åPFAS were also associated with less aggression in boys (β = 1.20; -2.27, -0.13 and β = -1.35; -2.55, -0.15 respectively). Conversely, in girls only, PFOAwas significantly associated with more symptoms of anxiety, and PFHxS and ∑PFAS were associated with more social cognition problems (β ranging from 0.90 to 1.81). Overall, the data suggest that the association between prenatal PFAS exposure and the neurobehavioral and social development of children appears to differ by gender: a protective effect is observed in boys, while a detrimental effect is seen in girls. The results obtained in this large Canadian cohort are consistent with findings from some epidemiological studies reporting a harmful link predominantly in girls.