Modélisation toxicocinétique de la concentration sanguine de 2,3,7,8- tétrachloro-p-dioxine après ingestion chez la femme

National audienceEmergency public health decisions may be required in the case of accidental or intentional contamination of the environment or of foodstuffs. In such conditions, it may be difficult to identify and survey exposed individuals in a timely manner. Fortunately, the mathematical modelling of epidemics or poisoning is a well-developed discipline that can aid risk assessment and decision-making. The current trend is towards "physiological" modelling, which describes in as much detail as needed the body's structures, functions and disorders. The verifiable scientific bases of the corresponding models make them robust and trustworthy for use in predicting unobserved quantifies. As an example of its application, we present here an assessment of the internal dose of 2,3,7,8-tetrachloro-p-dioxin (TCDD) received from the ingestion of contaminated chicken, as happened recently in Belgium. The computations indicate that the ingestion of 100 pg TCDD twice a week for 3 weeks increases TCDD blood concentration by less than one percent, compared with the European background TCDD exposure. Stochastic (Monte Carlo) simulations show that these predictions are quite precise. This type of predictive risk assessment is applicable to numerous chemicals and exposure scenarios.Les décisions en matière de santé publique peuvent avoir à se prendre dans l'urgence. C'est en particulier le cas lors de contaminations accidentelles, ou volontaires, de l'environnement ou de l'alimentation. Dans de telles conditions, il peut être difficile de recenser et de surveiller les sujets exposés. La modélisation mathématique des intoxications ou des épidémies est une discipline scientifique relativement bien développée qui peut fournir une aide précieuse à l'évaluation des risques et à la prise de décisions. La tendance actuelle est au développement de modèles dits " physiologiques ", qui décrivent aussi finement que nécessaire la structure et les fonctions du corps ou ses pathologies. Les bases scientifiquement vérifiables de ces modèles leur confèrent un crédit de confiance non négligeable lorsqu'il s'agit de fournir des prédictions de quantités inobservées. Nous illustrons ce propos par l'exemple de l'estimation de la dose interne de 2,3,7,8-tétrachloro-p-dioxine (TCDD) reçue suite à la consommation de poulets d'élevage nourris avec des graisses contaminées, en Belgique. Les calculs effectués à l'aide d'un modèle " toxicocinétique " physiologique montrent que, comparativement à l'exposition de fond habituelle en Europe, l'ingestion par une femme adulte de 100 pg de TCDD, 2 fois par semaine, durant 3 semaines, n'entraîne qu'une augmentation minime (inférieure au pourcent) de la concentration sanguine de TCDD. L'utilisation de simulations stochastiques (par la méthode " Monte Carlo ") indique que ces prédictions ont une très bonne précision. Ce type de calcul prédictif du risque est applicable à de nombreux produits et à de nombreuses situations d'exposition

Influence de la matière organique et inorganiquede l'eau sur l'élimination des pesticides par nanofiltration

Ce travail explore les performances de deux types de membranes de nanofiltration (Desal DK et NF200) dans l'élimination dans les eaux de certains pesticides (l'atrazine et son métabolite la déséthylatrazine (DEA), la simazine, la cyanazine, l'isoproturon et le diuron) et évalue l'influence de la présence de matière organique ou inorganique dans la matrice d'eau sur l'efficacité de ce traitement.Des eaux synthétiques, composées à partir d'eau distillée à laquelle a été ajoutée de la matière organique (acides humiques) ou inorganique (CaCl2 ou CaSO4), ont été traitées sur un pilote de nanofiltration durant 96 heures. Les taux rétention en pesticides et ceux de leur adsorption sur les membranes ont été calculés et comparés aux résultats obtenus sur une matrice d'eau distillée pure. Une influence du type de membrane et de la présence de la matière humique sur le taux d'abattement de certains pesticides a été constatée. L'influence de la matière inorganique est pratiquement insignifiante.The intensive use of pesticides in agriculture has resulted in the contamination of groundwater and surface waters. The removal of these organic pollutants by the usual methods such as adsorption by activated carbon (in powdered or granular form) or oxidation by ozone have some disadvantages. Recently, the removal of organic pollutants by membrane retention (reverse osmosis, ultrafiltration and nanofiltration) has become increasingly popular and due to its low cost, nanofiltration has become an interesting option.This study examined the efficiency of two different nanofiltration membranes (Desal DK and NF200) in the removal of some pesticides (atrazine and its metabolite desethylatrazine (DEA), simazine, cyanazine, isoproturon and diuron) from water and, in addition, investigated the influence that organic and inorganic matter may have on the efficiency of this removal. Synthetic waters were made from distilled water and organic matter (humic acids) or inorganic matter (CaCl2 or CaSO4) was added, as well as 1 µg/l of each pesticide. The samples were then filtered by a nanofiltration pilot for 96 hours. Samples of the feed, permeate and the retentate were taken after 4, 24, 48, 72 and 96 h. The samples were replaced with equivalent volumes of the original solution in the feed tank. The different samples were analysed by an on-line SPE / HPLC system. The different concentrations obtained allowed the determination of the proportion of the pesticides that adsorbed to the membrane.The removal efficiency of pesticides from pure distilled water differed according to the membrane. For example, the Desal DK membrane eliminated more than 90% of all the pesticides (with the exception of diuron). In contrast, the NF200 membrane, eliminated more than 75% of all the pesticides (with the exception of diuron). The removal efficiency of Diuron was the lowest by both the membranes: 70 % by Desal DK and 45 % by NF200. The adsorption efficiency of the pesticides was similar for both membranes (between 30 and 40%). In pure water, pesticide removal is a function of both the specific properties of each pesticide (solubility, molecular mass, Stokes diameter, equivalent molar diameter, calculated equivalent diameter and polarity) and the physical characteristics of the membrane (molecular weight cut-off and current load).The influence of inorganic matter on pesticide removal efficiency changed according to the type of membrane. For example, we noted an improvement in removal efficiency with the NF200 membrane from low removal with CaCl2 to high removal with CaSO4 for all pesticides examined including diuron. In contrast, for the Desal DK membrane, very little change was noted (a slight decrease in the removal efficiency of DEA and simazine with CaCl2). Adsorption by the membranes remained stable for all the pesticides tested on the two types of membrane. The improvement in the removal of pesticides by the NF200 membrane was probably linked to pores being blocked by ions at high concentrations. It could be concluded from these results that elimination of pesticides is quantitatively linked to the physical characteristics of the membranes and that inorganic matter only has an effect with wide-pore membranes (NF200 membrane) and, furthermore, it has no influence on the adsorption of the pesticides on the membranes.For water containing organic matter, we have noted an improvement in the removal of certain pesticides with the NF200 membrane when compared to distilled water (except diuron). With the Desal DK membrane, we observed a slight decrease in the removal of DEA, simazine and isoproturon, and a substantial drop for diuron (20 %) with no change for cyanazine and atrazine. Adsorption of the pesticides on the membranes remained unchanged with the NF200 membrane but increased by about 10% on the Desal DK membrane for all molecules. Pesticides, notably triazines, adsorb easily on organic matter by physiosorption (weak links) and by chemisorption (ionic links) to form macromolecules. The steric congestion and the density of these pseudo-complexes is high, which facilitated the elimination of certain pesticides with the (wide-pore) NF200 membrane by accentuating the effects of steric exclusion and electrostsatic repulsion and decreasing adsorption. For the Desal DK membrane, the increased adsorption of the pesticides on the membrane generated a more significant transition of these molecules in the direction of the permeate. This had a negative influence on the removal of some pesticides, depending on their size; the largest molecules underwent the least change. Diuron behaved differently from the other pesticides examined. This molecule did not bind to humic acids and its removal rate did not change with a wide-pore (NF200) membrane. However a greater adsorption of organic matter by the narrower-pore (Desal DK) membrane favored diuron adsorption and, consequently, its diffusion into the permeate. The effect of organic matter and, more specifically, of humic acids on the elimination of pesticides depends not only on the structure of the molecules, but also on the cut-off threshold of the membrane.The two main mechanisms that govern the process of pesticide elimination by NF are repulsion (steric and electrostatic) by the membrane and adsorption on the membrane. This latter phenomenon must be minimized, to reduce the elimination of pesticides by fostering their transition in the direction of the permeate. In addition, removal of the pesticides by NF was favoured by the high-molecular weight organic matter fraction (i.e., humic acids). The influence of the inorganic matter (CaCl2 and CaSO4), for its part, is greater with the wide-pore membrane

Etude de la rétention du cuivre en solutions aqueuses par une bentonite de Mostaganem modifiée

La bentonite brute (BB) disponible localement dans les gisements de Mostaganem (Algérie) a été modifiée en présence de NaOH (B-NaOH), de MgCl2 (B-MgCl2) et de H2SO4 (B-H2SO4) afin d'améliorer sa capacité d'adsorption pour l'élimination des ions cuivre des solutions aqueuses. La caractérisation de ces adsorbants a montré que la montmorillonite, l'illite et la kaolinite étaient les principaux minéraux argileux identifiés et a prouvé leur structure aluminosilicatée. Dans les solutions synthétiques, la cinétique d'adsorption des ions cuivre sur chaque adsorbant est bien décrite par le modèle du pseudo-second-ordre. L'adsorption du cuivre dépend du pH. Le pH de la solution influe sur l'hydrolyse des liaisons Si-OH et Al-OH dans les réseaux argileux. En plus, il influe sur la spéciation du cuivre dans le milieu. L’application des modèles des isothermes de Langmuir, Freundlich et Dubinin- Radushkevich ont indiqué une adsorption favorable des ions cuivre sur chaque adsorbant. Les capacités d'adsorption maximales de Langmuir obtenues sont dans l'ordre suivant : 25,1 mg/g (BB) < 28,03 mg/g (B-H2SO4) < 39,89 mg/g (B-MgCl2) < 72,80 mg/g (B-NaOH). L’étude thermodynamique a montré que le processus d’adsorption est endothermique et la liaison entre les ions Cu(II) aux sites d’adsorption de chaque argile testée sont fortes. Il peut se produire une physisorption complétée par un échange d'ions ou chimisorption à la surface de chaque adsorbant testé. L'efficacité d'élimination du cuivre dans les eaux usées industrielles était de 45,75 %, 55,22 %, 63,27 % et 70,39 % en utilisant BB, B-MgCl2, B-H2SO4 et B-NaOH, respectivement. Le traitement des eaux riches en cuivre et contenant différents éléments minéraux ou organiques, risque de ne pas être suffisant pour atteindre une teneur résiduelle en cuivre conforme aux normes de rejets. IL nécessitera des doses importantes de la bentonite et une vitesse d’agitation élevée ou de prévoir un traitement complémentaire à l’adsorption. Quel que soit le paramètre réactionnel étudié, la bentonite modifiée B-NaOH présente une capacité d'adsorption du cuivre plus élevée que les autres adsorbants testés

Epuration des eaux usées par lagunage à microphytes et à macrophytes en Afrique de l'Ouest et du Centre:état des lieux, performances épuratoires et critères de dimensionnement

Stabilization ponds and water lettuce-based systems in West and Central Africa - State of the art, removal performances and design criteria Despite several projects undertaken so far, sanitation remains a huge challenge in West and Central Africa. Big cities are growing without sustainable solution for sanitation planning. Sewage systems and wastewater treatment plants are underdeveloped or absent. Stabilization ponds have been introduced 30 years ago, but this low-cost technology remains marginal in wastewater treatment systems. The climate context is favourable to develop a set of low-cost wastewater treatment plants, particularly macrophyte-based systems. Pilot scale studies show the enormous potentialities of such sustainable technologies for water pollution control and treatment. None of the full scale applications works and this is due to the low economic level and the lack of political support. Another important reason is the lack of training and research. This situation requires the development of a collaborative network in which African researchers can share knowledge and promote sustainable wastewater treatment plants, as sanitation demand is growing exponentially in conjunction with the population growth in the cities. Stabilization ponds account for only 7% of the whole wastewater treatment technologies built in West and Central Africa, against 75% of activated sludge processes that in most cases failed. In spite of their bad quality, the effluents are widely reused in urban agriculture. Experimental data showed a maximum removal rate of 30% and 60% for COD and BOD5, respectively, and a maximum loading rate of 500 kg BOD/ha/d. Macrophytes-based systems are even more scarce (3%). The link of this technology with potential risks of malaria has slowed down its development. Nevertheless, data from studies in Niamey and Yaounde, and from rice culture irrigation zones showed that this correlation is not significant. Little research is done on wastewater treatment technologies for local application. This is one more reason why this study was based at EIER in Ouagadougou (Burkina Faso). The aim of this work was to determine the parameters for optimal removal performance and to elucidate design criteria of water lettuce-based wastewater treatment systems, possibly in combination with stabilization ponds to promote restrictive irrigation in market gardening. In secondary treatment, the maximum admissible loading rate was found to be 500 kg BOD5/ha/d (400 mg O2/l). Above this value, sludge accumulation at the pond surface caused by intensive methanogenic degradation of the sediments lead to plants die-off. COD and BOD5 removal rate was not correlated to redox state or dissolved oxygen concentrations. This indicated that the removal was mainly due to settlement and trapping of suspended solids in roots and sediments. Aerobic degradation remains low because the extent of oxygen release by plants cannot explain the yield obtained. COD and BOD5 removal performance reaches an optimum rate of 75% and 85% in two weeks hydraulic retention time, respectively. Regression equations between applied (λappl) and removed (λrem) loads is expressed by λrem (COD) = 0.75λappl (COD) – 10.4, (r2 = 0.99). The first order kinetic constant for BOD5 removal, kT = 0.14 d-1 (or kT = 0.11 d-1 for the DCO) can be used for designing of treatment ponds with the equation from the International Water Association (IWA). From the total nitrogen entering the treatment ponds, depending on the nitrogen load, between 44% and 60% were removed in the configuration with three ponds and a HRT of 18 days. Nitrogen can be removed by plant uptake with the harvest, by settlement or trapping with the suspended solid or by elementary nitrogen formation which occurs by the combination of nitrification, denitrification, and anaerobic ammonium oxidation. Nitrogen removal by plants was estimated to account for 10% to 39% in total nitrogen removed from ponds with a HRT of 18 days based on the steady growing and nitrogen uptake rate found. With a weekly harvesting rate of 50% of total plant biomass in the ponds, the water lettuce growing rate and the nitrogen uptake were 50 ± 1 g dry weight/m2 (182.5 t dry weight/ha/year) and 0.36 g N/m2/d (1314 kg N/ha/year), respectively. Trapping and settling of organic nitrogen present mainly in the suspended solids fraction removed about 25-48% of total nitrogen. It was found that water lettuce-based treatment systems conserved quite large amounts of ammonium in the effluents, a fact that is favourable for irrigation water reuse. Nevertheless, nitrogen loss by nitrification-denitrification occurred in water lettuce ponds, and perhaps even anaerobic ammonium oxidation. Nitrification became visible when COD dropped below 140 mg O2/l. With nitrogen loading varying from 31 to 97 kg N-NH4+/ha/d, the ammonium removal rate varied from 15-40% with a HRT of 18 days and from 20-60% with a HRT of 21 days. Hence, 40-80% of the ammonium was conserved in the water lettuce-based systems. In addition to conserve ammonium, water lettuce ponds also perform better than facultative ponds in organic pollutant removal, 75% against 50% in DCO reduction, respectively. When discharging the facultative pond effluent in a water lettuce pond, removal performance of the combined (upgraded) system is equal to that of a water lettuce pond. Faecal coliform removal in the two systems is very close, three weeks were necessary to ensure a reduction of three logarithmic units in faecal coliform concentration. To reach the objective of irrigation reuse, water lettuce-based treatment plants should not significantly affect the availability of the treated water. It was shown that the additional water loss due to the presence of Pistia stratiotes is lower than 10% of the average evaporation rate of microphytes ponds. Based on the results obtained during this study the following recommendations can be made. If the surface occupied by a plant is a limiting parameter, the footprint of the ponds can be decreased by designing a water lettuce based system with ponds depth bigger than the recommended 70 cm. This depth has been proposed to promote oxygen release in ponds, which was supposed to support aerobic oxidation. According to our results, organic matter removal is not correlated to oxygen availability. In addition, increasing the pond depth could also increase the ammonium conserved in the effluent. For restrictive irrigation, in market gardening, a hybrid system combining facultative ponds with water lettuce ponds is suitable, not only to secure the effluent quality, but also to reduce constrains related to plant management. During this thesis, the beginning of a network for collaboration has been created between members of different research teams including the Abdou-Moumouni University in Niamey, the Cheick Anta Diop University of Dakar, the University of Yaounde and the Ecole Inter-Etats d'Ingénieurs de l'Equipement Rural (Ouagadougou) in Burkina Faso. Several topics investigated during this study should be studied in more detail, and this best within the framework of this network of collaboration in West and Central Africa

Formation d'une structure polymérique pour la stabilisation de la laccase et d'agrégats de laccase réticules

L'utilisation d'enzymes dans différentes applications biotechnologiques et industrielles s'est avérée prometteuse durant les dernières décennies. La laccase est une enzyme qui suscite l'attention, notamment, grâce à sa capacité à dégrader une vaste gamme de polluants présents dans l'environnement, à son apparente stabilité, et au fait qu'elle peut d' [sic] être utilisée dans une variété d'applications comme : les cosmétiques, l'industrie du papier, ou encore le traitement des eaux et la bioremédiation de sols. Il apparaît donc pertinent d'améliorer le potentiel d'utilisation de cette enzyme en augmentant sa stabilité et sa capacité à être réutilisée. À ces fins, plusieurs méthodes l'immobilisation/insolubilisation sous forme de cross-linked enzyme agregates (CLEAs) ou encore la formation d'une structure polymérique autours [sic] des biocatalyseurs se sont avérés efficaces. Cette étude vise à stabiliser la laccase libre et sous forme de CLEAs via la formation de réseau polymérique organique/inorganique formé de chitosane et de silane. Cette technique a permis de 1) stabiliser significativement l'activité enzymatique face aux dénaturants chimiques et thermique [i.e. thermiques]; 2) augmenter la résistance thermique de la laccase et des CLEAs modifiées; 3) augmenter l'efficacité catalytique de la laccase et CLEAs modifiées ainsi que leur affinité pour le substrat utilisé. De plus, les biocatalyseurs formés s'avèrent insolubles ce qui permettrait leur utilisation/réutilisation dans des bioréacteurs opérés en continu

Nouvelles voies de synthèse stéréosélectives de monofluoroalcènes

Parmi les différentes fonctionnalités contenant un atome de fluor, les fluoroalcènes sont des motifs particulièrement intéressants, possédant de nombreuses applications dans le domaine de la chimie médicinale, des sciences des matériaux, et en synthèse organique. Pourtant, il existe peu de méthodes efficaces pour la synthèse stereoselective de ces molécules, et certaines classes de monofluoroalcènes sont encore difficiles d'accès avec les stratégies actuelles. Le sujet de cette thèse porte donc sur le développement de nouvelles voies de synthèse stéréosélectives de monofluoroalcènes diversement substitués. Les propriétés de l'atome de fluor, et leurs effets sur le profil pharmacologique de molécules bioactives (lipophilie, solubilité, stabilité métabolique, etc.), seront exposés dans le premier chapitre de cette thèse. Des travaux exploratoires sur la préparation d'alcynes fluorés seront ensuite présentés dans le chapitre 2 ; ils ont mené à la découverte de la réactivité particulière des β, β-difluorostyrènes silylés vis-à-vis de certains nucléophiles (organolithiens, hydrure). Les β, β-difluorostyrènes silylés ont alors pu être utilisés comme précurseurs communs pour la synthèse stereoselective de monofluoroalcènes tétrasubstitués (chapitre 3), trisubstitués (chapitre 4), et disubstitués (chapitre 5). Pour terminer, ces nouvelles méthodologies ont été appliquées à la synthèse de composés bioactifs (chapitres 3 et 4)

Valorisation de biosolides municipaux par bioaugmentation de Pseudomonas fluorescens

L'utilisation de microorganismes dans le traitement des eaux usées est devenue une pratique courante. Divers microorganismes ont des caractéristiques différentes qui les rendent utiles pour dégrader, transformer et donc réduire la présence de divers contaminants dans les phases aqueuses et solides du processus de traitement des eaux usées municipales. Bien que de nombreux contaminants soient dégradés ou éliminés de manière relativement efficace, certains ne le sont pas. Il est généralement admis que certains contaminants organiques à l'état de trace (TrOCs), tels que les produits pharmaceutiques et les pesticides, passent par le processus de traitement de l'eau sans être efficacement éliminés et se retrouvent dans les plans d'eau. Ces molécules peuvent également être concentrées dans les biosolides par adsorption. Ces biosolides sont ensuite couramment utilisés comme source de nutriments en agriculture et la présence de TrOCs peut affecter la croissance et la viabilité des plantes. Le risque potentiel posé par les produits pharmaceutiques et les pesticides est généralement écarté, car ils ne sont présents qu'en faibles concentrations et ont pour la plupart des demi-vies relativement courtes. En outre, il faudrait avoir des équipements complexes et coûteux pour les éliminer efficacement. Le problème est que l'ajout continu de ces substances dans les lacs et rivières ainsi que sur les terres agricoles les rend pseudo-persistantes, ce qui peut affecter diverses espèces animales, végétales, microbiennes ainsi que la santé humaine sur des périodes d'exposition prolongées, même à de très faibles concentrations. Dans ce projet, une souche de Pseudomonas fluorescens a été testée avec et sans un mélange commercial, appelé BactoCharge, de Bacillus spp. afin de réduire les concentrations de l’atrazine, un TrOCs présent dans les biosolides des eaux usées municipales. Au cours du biotraitement, en plus de l'élimination des TrOCs, l'activité enzymatique et la production d'acide phénazine-1-carboxylique, un biopesticide, ont également été évalués dans le cadre de la valorisation des biosolides pour une efficacité améliorée lorsqu'ils sont utilisés comme source de nutriments en agriculture. En utilisant des boues municipales, un essai de trois mois a démontré une production élevée de laccase, une enzyme ligninolytique. De plus, la présence d'acide phénazine-1-carboxylique et de l’atrazine, une molécule à effet pesticide couramment utilisée en agriculture, ont été mesurées dans les phases solide et liquide obtenues. Une réduction de 66 % de l’atrazine a été obtenue dans les biosolides avec P. fluorescens et 72 % dans les biosolides avec P. fluorescens et le mélange commercial BactoCharge. Une concentration de 300 ± 280 ppb a été obtenue avec P. fluorescens. Il a été observé que P. fluorescens produit des quantités considérables de laccase (2200 ± 250 U/L). La concentration de laccase est encore plus importante P. fluorescens est utilisé avec le BactoCharge (15 000 ± 660 U/L). Le rendement plus élevé avec le BactoCharge est particulièrement intéressant, car le BactoCharge ne contient aucun microorganisme réputé pour la production de quantités significative de laccase, démontrant ainsi que P. fluorescens peut bien fonctionner pour améliorer le mélange commercial existant. De plus, la laccase est une enzyme ligninolytique utile pour la réduction de certains TrOCs dans les biosolides qui ne peuvent pas être facilement dégradés par le mélange BactoCharge. Les échantillons inoculés avec P. fluorescens ont également produit des quantités de lipase (200 ± 107 U/L) et de phosphatase (20 ± 1 U/L) qui sont également des enzymes clés pour le traitement des biosolides. P. fluorescens aide la flore bactérienne déjà présente dans les biosolides à favoriser une plus grande efficacité de traitement en contribuant à réduire la présence de contaminants dans les biosolides

Étude pharmacocinétique/pharmacodynamique de l'ocytocine chez le rat anesthésié

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Optimisation de l'utilisation des techniques de modélisation dans le passage de l'étape pré-clinique à clinique du développement d'un médicament

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal