Th.--Pharm.--Paris, 1870?

L’un des plus importants défis de la toxicologie est de pouvoir extrapoler les résultats issus des différentes phases de l’analyse du risque sanitaire à partir de systèmes expérimentaux vers les populations humaines. Dans ce contexte, les techniques globales dites "omiques" sont de plus en plus utilisées pour caractériser les différents états des systèmes biologiques. Ainsi, la toxicogénomique permet non seulement d’étudier les mécanismes d’action des composés, d’identifier des marqueurs d’exposition, mais aussi de générer des signatures moléculaires à potentiel prédictif. En effet, des composés ayant des signatures moléculaires semblables ont également de forts risques de présenter les mêmes effets toxicologiques. L’objectif de cette thèse est d’appliquer ce concept de manière systématique, en explorant les données publiées et disponibles dans les banques dédiées à la toxicogénomique via des modèles statistiques multivariés. Ces analyses ont pour objectif de permettre le regroupement et donc la classification des composés sur la base des gènes dont ils affectent l’expression. L’appartenance de produits toxiques bien caractérisés aux classes ainsi constituées permet alors d’émettre des hypothèses quant à la toxicité des autres composés. Un jeu de données quantitatives intégrant 18 études réalisées avec la même technologie de puce à ADN et chez une seule espèce a été assemblé. De ce jeu de données, 3022 signatures toxicogénomiques correspondant à 452 composés différents ont été obtenues. Des approches de classification non supervisées afin de définir des classes de traitements induisant des altérations transcriptionnelles proches ont été mises en place. 95 et 104 classes ont été obtenues en fonction des méthodes utilisées. Finalement, une attention toute particulière a été portée sur les potentiels nouveaux perturbateurs endocriniens et xénobiotiques reprotoxiques sur-représentés dans trois classes spécifiquement. 22 composés sont en cours de test sur une lignée cellulaire humaine exprimant les enzymes de la stéroïdogenèse (NCI-H295R) pour évaluer leur potentiel effet perturbateur endocrinien. L’ensemble de ce travail a ainsi permis de démontrer la pertinence de nos approches de toxicogénomique pour la prédiction des effets toxiques de composés testés dans d’autres organes et/ou chez d’autres espèces. Il se poursuit à l’heure actuelle par la mise en place d’une base de données, TOXsIgN, permettant l’hébergement et l’accès à l’ensemble de signatures de toxicogénomique générées dans ce projet. De même, mon travail a également permis la mise en place de plusieurs outils dédiés à la toxicologie prédictive et à la visualisation de données, tels que le navigateur de génomes comme le ReproGenomics Viewer (RGV). / The core aim of my thesis project is to develop predictive toxicology approaches based on the integration of massive toxicogenomics datasets using bioinformatics and biostatistics methodologies. Specific objectives include: (1) classification of chemicals based on toxicogenomics signatures, i.e. the set of genes whose expression is known to be positively or negatively altered after exposure to these compounds; (2) the association of the resulting classes with human disorders or deleterious phenotypes based on the well-known toxicants present in those classes; (3) the prediction of novel reprotoxicants and/or endocrine disruptors based on toxicogenomics signature similarities with known chemicals affecting testis development and function. The assembled toxicogenomics dataset contains 23,657 samples covering 7092 experimental conditions (one chemical, one dose, one exposure time, one tissue) for 541 chemicals in seven distinct tissues in the rat from 18 different studies. From this dataset, 3,022 experimental conditions corresponding to 452 distinct compounds are associated to a toxicogenomics signature containing more than ten genes showing an altered expression pattern after exposure. Using unsupervised classification methods, 95 chemical clusters were defined showing close toxicogenomics signatures. The phenotype association analysis using data extracted from de Comparative Toxicogenomics Database (CTD) allowed us to identify three clusters significantly enriched in known endocrine-disrupting chemicals. Currently, 22 compounds are being tested on a human cell line expressing the enzymes of steroidogenesis (NCI-H295R) to evaluate their potential endocrine disrupting effects. These researches allowed us to demonstrate the relevance of integrating massive toxicogenomics datasets to predict adverse effects of compounds tested in different organs. It is currently being pursued through the development of a novel repository, TOXsIgN. This resource provides a flexible environment to facilitate online submission, storage and retrieval of toxicogenomics signatures by the scientific community. Similarly, the current PhD project also yielded to the implementation of several tools dedicated to predictive toxicology and data visualization including the ReproGenomics Viewer (RGV).

L'acrylamide (AA) est une substance cancérigène formée lors de la cuisson à haute température d'aliments à forte teneur en amidon comme les frites et croustilles. Les objectifs de cette étude étaient d'établir une relation entre l'apport alimentaire en AA et les biomarqueurs de dose interne, ainsi qu'entre ces derniers et les cassures à l'ADN lymphocytaire, un biomarqueur d'effet génotoxique précoce, chez des adolescents montréalais. Deux cent adolescents âgés de 10 à 17 ans habitant Montréal, au Canada, ont été recrutés. Leurs caractéristiques sociodémographiques et leurs habitudes de vie ont été documentées par questionnaire. Les concentrations d'AA et de ses metabolites ont été mesurées dans 195 échantillons d'urine (collectés sur une période de 12 h) à l'aide d'un chromatographe en phase liquide couplé à un spectromètre de masse en tandem (LC-MS/MS). Les niveaux d'adduits à l'hémoglobine ont aussi été mesurés par LC-MS/MS dans 165 échantillons sanguins. Les cassures à l'ADN lymphocytaire ont été mesurées par le test des comètes en conditions alcalines à partir de 130 échantillons. Les deux principaux metabolites urinaires étaient le N-acétyl-cystéine-S-propionamide (NACP) et le NACP-sulfoxyde (NACP-S), avec des concentrations moyennes respectives de 31,2 et 14,2 umol/mol de creatinine (moyennes géométriques). Les concentrations moyennes de AAVal (adduit de l'acrylamide avec la valine) et GAVal (adduit du glycidamide, un metabolite de l'AA, avec la valine) étaient respectivement de 45,4 et 45,6 pmol/ g de globine. Ces deux adduits ont été détectés dans tous les échantillons à des niveaux similaires à ceux mesurés chez des Américains du même groupe d'âge. Les analyses multivariées ont révélées que la somme des concentrations urinaires de NACP et NACP-S est associée avec l'apport alimentaire moyen de AA durant les deux jours précédent les prélèvements (p < 0,0001) tandis que la somme des niveaux d'adduits AAVal et GAVal est associée à l'apport alimentaire journalier moyen durant le mois précédent les prélèvements (p < 0,0001) ainsi qu'au tabagisme passif (p < 0,05). Les biomarqueurs d'exposition n'étaient pas corrélés aux cassures à l'ADN lymphocytaire. Les concentrations urinaires de NACP et de NACP-S reflètent l'exposition récente à l'acrylamide, alors que niveaux des adduits AAVal et GAVal reflètent une exposition à plus long terme. L'exposition à l'AA chez ce groupe d'adolescents ne semble pas suffisamment élevée pour induire des dommages à l'ADN lymphocytaire.

L'objectif de cette étude est de déterminer les variations des niveaux sanguins de mercure, de plomb et de cadmium chez les adultes du Nunavik entre l'année 1992 (étude de Santé Québec) et l'année 2004 (présente étude), ainsi que d'évaluer les principales sources actuelles d'exposition à ces métaux. Des échantillons sanguins ont été prélevés chez 917 adultes de 18 à 74 ans et analysés par ICP-MS. Les niveaux de mercure sanguin ont diminué de 32 % (p<0,001) entre 1992 et 2004. Ces niveaux sont principalement expliqués par l'âge (r'^ partiel 0,22; p<0,0001), et la source la plus importante de mercure est la viande de mammifères marins (r^ partiel 0,12; p<0,0001). Les concentrations sanguines de plomb ont diminué de 55 %. Suite au contrôle pour les différents facteurs confondants, aucune source alimentaire n'est associée de façon importante aux niveaux de plomb, et ceux-ci sont majoritairement expliqués par l'âge (r^ partiel 0,15; p<0,001). Finalement, les niveaux sanguins de cadmium ont diminué de 19 % (p<0,001), et sont principalement associés à la consommation de tabac (r = 0,71; p<0,0001). En conclusion, d'importantes diminutions des niveaux sanguins de métaux lourds sont observées, et peuvent être en partie expliquées par un changement d'habitudes alimentaires dans le cas du mercure, de l'interdiction de l'utilisation de munitions au plomb pour la chasse et d'une diminution du contenu en cadmium dans les cigarettes ainsi que de l'exposition à la fumée secondaire. / The aim of this study is to examine the trend of mercury, lead and cadmium biological exposure between 1992 (Santé Québec Health Survey) and 2004 present survey in the Inuit population of Nunavik, and to identify their sources. A total of 917 blood samples were collected from adults aged from 18 to 74 and analysed by ICP-MS. Mercury mean blood concentrations have decreased by 32 % (p<0.001) between 1992 and 2004. Those concentrations are mainly explained by age (r partial = 0.22; p<0.0001), and the most important source of mercury was marine mammal meat consumption (r^ partial=0.12; p<0.0001). Blood lead concentrations showed a 55 % decrease. After controlling for confounding factors, no strong associations are observed with any dietary sources, and lead levels are mainly explained by age (r^ partial between 0.15; p<0.001). Finally, blood cadmium mean concentrations showed a 19% decrease , and were mainly associated with tobacco consumption (r = 0.71; p<0.0001). To conclude, important decreases were observed in heavy metals concentrations, and could be explained by dietary changes for mercury, the ban of lead shot for lead, and a decrease in the cadmium content of cigarette, as well as lower exposure to second-hand smoke.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Depuis plusieurs années maintenant, les populations d'amphibiens sont en déclin, et ce, partout sur la planète. Le problème semble engendré par de multiples facteurs agissant de concert tels que le réchauffement climatique, l'augmentation des rayons ultraviolets, l'introduction d'espèces exotiques, l'augmentation des infections parasitaires et, probablement les deux plus importants, l'altération et la contamination de l'habitat. En ce qui concerne la pollution de l'habitat, la contamination d'origine agricole peut affecter grandement les amphibiens vivant à proximité de régions rurales. Avec l'avènement de l'agriculture intensive, sont en effet arrivés les nombreux pesticides que l'on retrouve maintenant dans plusieurs cours d'eau. Les contaminants d'origine agricole peuvent être la cause de nombreux problèmes de santé chez les amphibiens. Chez les grenouilles vivant à proximité de zones agricoles, des malformations sont souvent remarquées. Dès lors, une perturbation de l'homéostasie des rétinoïdes, des molécules notamment impliquées dans le développement embryonnaire, a été soupçonnée. Certaines études démontrent d'ailleurs une altération des concentrations hépatique et plasmatique de ces molécules chez des grenouilles provenant de régions fortement agricoles. Ainsi, l'objectif de la présente étude était de vérifier si les concentrations plasmatique et hépatique des rétinoïdes étaient affectés par l'agriculture chez les ouaouarons, Rana catesbeiana. Pour ce faire, des ouaouarons ont été échantillonnés au cours des étés 2007 et 2008 à différents sites du bassin versant de la rivière Yamaska sélectionnés selon un gradient d'intensité agricole. Les analyses des niveaux de rétinol hépatique, de rétinol plasmatique et d'esters de rétinol hépatiques ont toutes été réalisées en chromatographie liquide à haute performance (HPLC). Les résultats démontrent une baisse du rétinol plasmatique au site de forte intensité agricole de la rivière Noire par rapport aux sites témoins pour les mâles échantillonnés en 2007 (p = 0,0006) et en 2008 (p = 0,01). Cependant, les concentrations des rétinoïdes hépatiques chez les mâles provenant de ce site ne sont pas différentes du site témoin de Deborah Stairs. Les différences ne sont cependant pas significatives chez les femelles qui présentent de plus grandes concentrations de rétinol plasmatique que les mâles (p = 0,001 pour les deux années regroupées). Chez les mâles, la baisse du rétinol plasmatique jumelée à une concentration normale de rétinoïdes hépatiques suggère une altération du transport du rétinol pour les ouaouarons provenant du site de la rivière Noire. Le transport du rétinol étant assuré par deux protéines, la RBP (protéine de liaison au rétinol) et la TTR (transthyrétine), nous avons tenté de mesurer les niveaux de ces deux protéines dans le sang avec une méthode de HPLC par exclusion de taille. Nous avons également essayé de mesurer les taux de synthèse hépatique de ces molécules en RT-PCR. Bien que ces deux tentatives se soient avérées non concluantes, cette étude a permis de réaliser d'importants progrès en ce qui concerne la mise au point de ces deux techniques. La RBP et la TTR sont deux molécules importantes pour de nombreuses fonctions physiologiques, c'est pourquoi il apparaît essentiel de poursuivre ces travaux qui pourraient amener des avancées importantes dans le domaine de l'écotoxicologie aquatique et qui pourraient contribuer à expliquer un débalancement des rétinoïdes et un déclin des amphibiens. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Amphibiens, Rana catesbeiana, Contaminants agricoles, Rétinoïdes, Rétinol, Esters de rétinol, RBP, TTR, pesticides, écotoxicologie aquatique.

Thèse doctorat : Sciences et Techniques du Déchet : INSA LYON : 2004. / Certains sous-chapitres sont rédigés en anglais. Publications de l'auteur p. 19-20. Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 241-256. Glossaire.

Thèse de doctorat : Sciences de la vie et de la santé. Toxicologie : Paris 12 : 2005. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr.

Thèse doctorat : Sciences de la vie et de la santé : Paris 12 : 2003. / Version électronique uniquement consultable au sein de l'Université Paris 12 (Intranet). Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. : 119 réf.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Agrosystèmes, écosystèmes et environnement : Toulouse, INPT : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 254 réf.