Ecole Doctorale

Sciences de l'Environnement

Spécialité

Chimie

Etablissement

Aix-Marseille Université

Mots Clés

interactions métaboliques,in vitro,pesticides,spectrométrie de masse,homme,effet mélange,

Keywords

metabolic interactions,in vitro,pesticides,mass spectrometry,human,mixture effect,

Titre de thèse

Évaluation de l'« effet mélange » sur la clairance hépatique humaine de pesticides appartenant à deux groupes de matières actives communément retrouvées dans l’alimentation française : développements analytiques et études cinétiques.
Assessment of the "mixture effect" on human hepatic clearance of pesticides from two mixtures usually found in the French diet: analytical developments and kinetic studies.

Date

Monday 17 December 2018 à 14:30

Adresse

Aix-Marseille Université 3 Place Victor Hugo 13331 Marseille Cedex 03 Salle des voutes

Jury

Directeur de these M. Henri WORTHAM Aix-Marseille Université, CNRS, LCE, Marseille, France
CoDirecteur de these M. Pierre DOUMENQ Aix-Marseille Université, CNRS, LCE, Marseille, France
Rapporteur M. Abdellatif BOUKIR Université Sidi Mohammed Ben Abdellah - Faculté des Sciences et Techniques Fès - Chemistry Department
Rapporteur M. Arnaud SALVADOR Université Claude Bernard Lyon 1 - Institute of Analytical Sciences UMR 5280
Examinateur Mme Aurore ZALOUK-VERGNOUX Université de Nantes- Faculté de Pharmacie - Département 1 - Chimie Generale, Minerale et Analytique EA 2160 Mer, Molecules, Santé
Examinateur M. Thierry ORSIERE Institut Méditerranéen de Biodiversité et d’Ecologie Marine et Continentale (IMBE) Aix Marseille Université, CNRS, IRD , Avignon Université

Résumé de la thèse

La population générale est exposée à un grand nombre de pesticides, principalement via son alimentation. Alors que ces matières actives ont reçu une autorisation de mise sur le marché individuelle, l’effet sur l’organisme humain d’un mélange de tels composés est en revanche très peu connu. Afin de définir une évaluation des risques dus à la multi-exposition, les agences sanitaires ont besoin de s’appuyer sur des études expérimentales appropriées. Sur la base de données collectées à l’échelle nationale, le métabolisme hépatique humain de deux mélanges de pesticides communément retrouvés dans l’alimentation a été étudié in vitro. La première partie du travail a consisté à réaliser le développement de méthodes analytiques permettant la quantification du chlorfenvinphos, de l’éthion et du linuron d’une part, et de la diphénylamine, du tolylfluanide, du propargite et du phosalone d’autre part dans des échantillons de foie humain. Le protocole analytique dédié au premier mélange était basé sur une quantification par chromatographie liquide haute performance couplée à la spectrométrie de masse en tandem, alors que le second mélange était dosé par chromatographie gazeuse couplée à la spectrométrie de masse. Après leur validation selon une norme internationale, ces méthodes analytiques ont été appliquées à des études cinétiques menées sur des cellules (hépatocytes) ou des fractions sub-cellulaires (microsomes) hépatiques provenant de donneurs humains. Les données expérimentales ont permis de prouver que le chlorfenvinphos provoquait une inhibition significative de la biotransformation de l’ethion et du linuron, diminuant la clairance hépatique de ces deux composés selon l’ordre d’importance suivant : chlorfenvinphos >> linuron > ethion. Par ailleurs, pour le second mélange, un effet significatif sur la clairance des autres composés a été relevé selon l’ordre d’importance suivant : propargite > phosalone > diphenylamine >> tolyfluanide. De façon générale, les inhibitions métaboliques mises en lumière ont été principalement médiées par les cytochromes P450, confirmant une nouvelle fois la pertinence du modèle microsomal dans les études des interactions métaboliques des xénobiotiques. Ces travaux ont permis de démontrer l’existence d’un « effet mélange » sur la clairance hépatique humaine des pesticides composant les deux groupes de composés étudiés. Effet dont les conséquences sont une réduction de leur vitesse de détoxification. Ce phénomène augmente par voie de conséquence les effets néfastes sur la santé des consommateurs. Les conclusions de ces travaux seront susceptibles de contribuer à la prise en compte de l‘« effet mélange » sous un angle métabolique dans l’évaluation des risques sanitaires des substances chimiques présentes en mélange dans notre environnement en général, et des pesticides présents en mélange dans notre alimentation en particulier.

Thesis resume

General population is exposed to several pesticides, mainly via the diet. Whereas these active ingredients obtained its marketing authorization individually, the available data regarding their impact as a mixture on the human body are scarce. In order to define a multi-exposure risk assessment, sanitary agencies need to rely on reliable experimental studies. On the basis of data collected at the national level, human hepatic metabolism of two pesticides mixtures commonly found in the diet was studied in vitro. The first part of the work consisted in the development of analytical methods for the quantification of chlorfenvinphos, ethion and linuron on the one hand, and diphenylamine, tolylfluanid, propargite and phosalone on the other hand in human liver samples. The analytical protocol studied concerning the first mixture was based on quantification by high performance liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry, whereas the second mixture was determined by gas chromatography coupled with mass spectrometry. After their validation in accordance with an international guidance, these analytical methods were applied to kinetic studies carried out with hepatic cells (hepatocytes) or sub-cellular fractions (microsomes) from human donors. Experimental data showed that chlorfenvinphos induced a significant inhibition of both ethion and linuron, decreasing the hepatic clearance of these two compounds in the following rank order: chlorfenvinphos >> linuron > ethion. Moreover, in the second mixture, a significant effect on the clearance of the other compounds was observed through the following rank order: propargite > phosalone > diphenylamine >> tolyfluanide. Globally, the brought out metabolic inhibitions were mainly CYP-mediated, thus confirming the relevance of microsomal model in the xenobiotic metabolic interaction studies. This work enabled to prove the existence of a “mixture effect” on human hepatic clearance of the pesticides constituting the two studied groups. The impact of this effect is a decrease of their detoxification rate. This phenomenon thereby increases the adverse effects on consumers’ health. The conclusions of this work will likely contribute to take into account the “mixture effect” from the metabolic side in the health risk assessment of chemicals found as a mixture in our environment and of pesticides also found as a mixture in our diet.