In vivo validation of the unified BARGE method to assess the bioaccessibility of arsenic antimony, cadmium and lead in soils

The relative bioavailability of arsenic, antimony, cadmium, and lead for the ingestion pathway was measured in 16 soils contaminated by either smelting or mining activities using a juvenile swine model. The soils contained 18 to 25 000 mg kg–1 As, 18 to 60 000 mg kg–1 Sb, 20 to 184 mg kg–1 Cd, and 1460 to 40 214 mg kg–1 Pb. The bioavailability in the soils was measured in kidney, liver, bone, and urine relative to soluble salts of the four elements. The variety of soil types, the total concentrations of the elements, and the range of bioavailabilities found were considered to be suitable for calibrating the in vitro Unified BARGE bioaccessibility method. The bioaccessibility test has been developed by the BioAccessibility Research Group of Europe (BARGE) and is known as the Unified BARGE Method (UBM). The study looked at four end points from the in vivo measurements and two compartments in the in vitro study (“stomach” and “stomach and intestine”). Using benchmark criteria for assessing the “fitness for purpose” of the UBM bioaccessibility data to act as an analogue for bioavailability in risk assessment, the study shows that the UBM met criteria on repeatability (median relative standard deviation value 0.6) for As, Cd, and Pb. The data suggest a small bias in the UBM relative bioaccessibility of As and Pb compared to the relative bioavailability measurements of 3% and 5% respectively. Sb did not meet the criteria due to the small range of bioaccessibility values found in the samples

Biodisponibilité des polluants du sol : définition, caractérisation et utilisation potentielle dans la gestion des sites et sols pollués

National audienceL'effet toxique d'un polluant du sol vis-à-vis des organismes sera fonction de la concentration totale de ce polluant dans le sol et de sa biodisponibilité. Ce dernier paramètre définit la fraction d'un contaminant qui sera réellement absorbée par un organisme. De nombreux travaux issus de la littérature internationale insistent sur l'importance de considérer la biodisponibilité d'un polluant en vue d'en évaluer l'impact réel sur un organisme. L'essentiel de ces travaux portent sur les végétaux (on parle alors de phytodisponibilité) ou les microorganismes du sol. Ces dernières années, des recherches ont également été menées pour estimer la biodisponibilité des polluants pour l'Homme via l'ingestion de terre contaminée, une des voies d'exposition majeure pour l'évaluation du risque dans ce domaine. Toutefois, en France, l'application de ce concept est relativement limitée. Ceci conduit à une estimation conservatoire de l'exposition humaine aux contaminants pour la voie " ingestion de terre ". L'objectif de cette communication est de définir la notion de biodisponibilité orale d'un polluant pour l'Homme et de présenter les méthodes de mesure disponibles pour caractériser chacun de ces paramètres. Ensuite, les possibilités et les limites d'intégration de ces notions dans la gestion des sites et sols pollués sont abordées

Mutation detection using ENDO1: Application to disease diagnostics in humans and TILLING and Eco-TILLING in plants

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Most enzymatic mutation detection methods are based on the cleavage of heteroduplex DNA by a mismatch-specific endonuclease at mismatch sites and the analysis of the digestion product on a DNA sequencer. Important limitations of these methods are the availability of a mismatch-specific endonuclease, their sensitivity in detecting one allele in pool of DNA, the cost of the analysis and the ease by which the technique could be implemented in a standard molecular biology laboratory.</p> <p>Results</p> <p>The co-agroinfiltration of ENDO1 and p19 constructs into <it>N. benthamiana </it>leaves allowed high level of transient expression of a mismatch-specific and sensitive endonuclease, ENDO1 from <it>Arabidopsis thaliana</it>. We demonstrate the broad range of uses of the produced enzyme in detection of mutations. In human, we report the diagnosis of the G1691A mutation in <it>Leiden factor-V </it>gene associated with venous thrombosis and the fingerprinting of HIV-1 quasispecies in patients subjected to antiretroviral treatments. In plants, we report the use of ENDO1 system for detection of mutant alleles of <it>Retinoblastoma</it>-<it>related </it>gene by TILLING in <it>Pisum sativum </it>and discovery of natural sequence variations by Eco-TILLING in <it>Arabidopsis thaliana</it>.</p> <p>Conclusion</p> <p>We introduce a cost-effective tool based on a simplified purification protocol of a mismatch-specific and sensitive endonuclease, ENDO1. Especially, we report the successful applications of ENDO1 in mutation diagnostics in humans, fingerprinting of complex population of viruses, and in TILLING and Eco-TILLING in plants.</p

Validation d'un test de mesure de bioaccessibilité : application à quatre éléments traces métalliques dans les sols : As, Cd, Pb et Sb

The management of contaminated soil is based on the assessment of exposure of pollutants. The review shows that the direct routes of exposure, including soil ingestion for children, generate the highest risk levels. Currently, based on the total pollutant concentration in soil, risk assessment tends to be overestimate because only a fraction of the substance may penetrate into the body. The aim of the study is to demonstrate that in vitro UBM test (Unified Method Barge) is relevant to estimate the bioavailable fraction of metals in the soil by estimating the bioaccessible fraction. For this, it is necessary to show that the solubilization of contaminants in the gastrointestinal tract is a limiting step in oral bioavailability process and that bioaccessibility is correlated to bioavailability. For 15 soils selected on three different sites, the study shows that bioavailability is highly variable for lead (8% to 82%), cadmium (12% to 91%) and arsenic (3 % to 78%). For antimony, the relative bioavailability and bioaccessibility values are very low independently of the different soil characteristics (values <20%). Thus, these conditions do not allow to validate in vitro test for antimony. The results of correlations, for the three other contaminants, show that bioaccessibility is the limiting step in the bioavailability process and that UBM test is relevant to estimate the bioaccessibility. Our study also highlights the impact of the soil matrix on the variation of bioaccessibility values. Thus, it was shown that the distribution of contaminants in the different bearing phases of soil is a major and robust parameter to explain the variations of bioaccessibility for all soils studied. The results of the study highlight that the in vitro UBM test is a promising alternative to in vivo investigations to measure the exposure levels of metals after soil ingestionLa gestion des sites et sols pollués repose sur l'évaluation des expositions aux contaminants. Le retour d'expérience montre que les voies d'exposition directe, et notamment l'ingestion de terre pour les enfants, engendrent les niveaux de risque les plus élevés. Actuellement, en se basant sur la concentration totale d'un polluant dans le sol, l'évaluation des risques tend à être surprotectrice dans la mesure où seule une fraction de la substance peut pénétrer à l'intérieur de l'organisme. L'objectif de l'étude est de mettre en évidence que le test in vitro UBM (Unified Barge Method) de bioaccessibilité est pertinent pour estimer la fraction biodisponible des ETM dans les sols. Pour cela, il est nécessaire de démontrer que la solubilisation des contaminants dans le tractus gastro-intestinal est une étape limitante dans le processus de biodisponibilité et d'autre part que les mesures de bioaccessibilité sont corrélées aux mesures de biodisponibilité. Pour 15 sols sélectionnés sur trois sites contaminés différents, l'étude montre que la biodisponibilité est très variable pour le plomb (8% à 82%), le cadmium (12% à 91%) et l'arsenic (3% à 78%). Pour l'antimoine, les valeurs de biodisponibilité relative et de bioaccessibilité sont très faibles indépendamment des caractéristiques contrastées des sols (valeurs < 20%). De ce fait, ces conditions ne permettent pas de valider le test in vitro pour l'antimoine. Les résultats des corrélations, pour les trois autres contaminants, démontrent que la bioaccessibilité est l'étape limitante de la biodisponibilité et que le test UBM est pertinent pour estimer la bioaccessibilité de ces éléments dans les sols. Notre étude met également en évidence l'impact de la matrice sol sur les variations des valeurs de bioaccessibilité. Ainsi, il a été montré que la distribution des contaminants sur les différentes phases porteuses du sol est un paramètre majeur et robuste pour expliquer les variations de la bioaccessibilité pour l'ensemble des sols étudiés. Les résultats de l'étude mettent en lumière que le test in vitro UBM peut fournir une alternative possible aux investigations in vivo afin d'affiner les niveaux d'exposition des ETM suite à l'ingestion de so

Validation of bioaccessibility test : application to 4 metals in soils : as, Cd, Pb and Sb

La gestion des sites et sols pollués repose sur l’évaluation des expositions aux contaminants. Le retour d’expérience montre que les voies d’exposition directe, et notamment l’ingestion de terre pour les enfants, engendrent les niveaux de risque les plus élevés. Actuellement, en se basant sur la concentration totale d’un polluant dans le sol, l’évaluation des risques tend à être surprotectrice dans la mesure où seule une fraction de la substance peut pénétrer à l’intérieur de l’organisme. L’objectif de l’étude est de mettre en évidence que le test in vitro UBM (Unified Barge Method) de bioaccessibilité est pertinent pour estimer la fraction biodisponible des ETM dans les sols. Pour cela, il est nécessaire de démontrer que la solubilisation des contaminants dans le tractus gastro-intestinal est une étape limitante dans le processus de biodisponibilité et d’autre part que les mesures de bioaccessibilité sont corrélées aux mesures de biodisponibilité. Pour 15 sols sélectionnés sur trois sites contaminés différents, l’étude montre que la biodisponibilité est très variable pour le plomb (8% à 82%), le cadmium (12% à 91%) et l’arsenic (3% à 78%). Pour l’antimoine, les valeurs de biodisponibilité relative et de bioaccessibilité sont très faibles indépendamment des caractéristiques contrastées des sols (valeurs < 20%). De ce fait, ces conditions ne permettent pas de valider le test in vitro pour l’antimoine. Les résultats des corrélations, pour les trois autres contaminants, démontrent que la bioaccessibilité est l’étape limitante de la biodisponibilité et que le test UBM est pertinent pour estimer la bioaccessibilité de ces éléments dans les sols. Notre étude met également en évidence l’impact de la matrice sol sur les variations des valeurs de bioaccessibilité. Ainsi, il a été montré que la distribution des contaminants sur les différentes phases porteuses du sol est un paramètre majeur et robuste pour expliquer les variations de la bioaccessibilité pour l’ensemble des sols étudiés. Les résultats de l’étude mettent en lumière que le test in vitro UBM peut fournir une alternative possible aux investigations in vivo afin d’affiner les niveaux d’exposition des ETM suite à l’ingestion de solThe management of contaminated soil is based on the assessment of exposure of pollutants. The review shows that the direct routes of exposure, including soil ingestion for children, generate the highest risk levels. Currently, based on the total pollutant concentration in soil, risk assessment tends to be overestimate because only a fraction of the substance may penetrate into the body. The aim of the study is to demonstrate that in vitro UBM test (Unified Method Barge) is relevant to estimate the bioavailable fraction of metals in the soil by estimating the bioaccessible fraction. For this, it is necessary to show that the solubilization of contaminants in the gastrointestinal tract is a limiting step in oral bioavailability process and that bioaccessibility is correlated to bioavailability. For 15 soils selected on three different sites, the study shows that bioavailability is highly variable for lead (8% to 82%), cadmium (12% to 91%) and arsenic (3 % to 78%). For antimony, the relative bioavailability and bioaccessibility values are very low independently of the different soil characteristics (values <20%). Thus, these conditions do not allow to validate in vitro test for antimony. The results of correlations, for the three other contaminants, show that bioaccessibility is the limiting step in the bioavailability process and that UBM test is relevant to estimate the bioaccessibility. Our study also highlights the impact of the soil matrix on the variation of bioaccessibility values. Thus, it was shown that the distribution of contaminants in the different bearing phases of soil is a major and robust parameter to explain the variations of bioaccessibility for all soils studied. The results of the study highlight that the in vitro UBM test is a promising alternative to in vivo investigations to measure the exposure levels of metals after soil ingestio

Assessing metals bioaccessibility to man in human health risk assessment of contaminated site

International audienceSoil ingestion is a significant exposure pathway to Man for sites contaminated with heavy metals. In France, risk assessments on polluted soils currently consider the total soil metal content for calculation of the dose exposure to Man. However several studies done on animals showed that this assumption was not accurate as the total soil metal content was not available for absorption though the gastro-intestinal system. The fraction that is actually entering the systemic circulation is the bioavailable fraction and was shown to be dependent on the solid metal distribution (Casteel et al., 2001; Henningsen et al., 1998). Measurement of metal bioavailability can be done using animals (pigs and monkeys) having similar digestive conditions than Humans. However these experiments are costly and can be ethically problematic. These last years, both North American and European scientists developed chemical tests to measure the bioaccessible fraction of the soil metals. These tests are based on two or three steps extraction method that simulates the extraction of the metal by the digestive fluxes (saliva, gastric and intestinal conditions). These fractions were shown to be correlated to the bioavailable fraction for some metalloids (arsenic) or metals (lead). The bioaccessible fraction of metal is then used to correct the soil metal total concentration. This data can be used to improve the estimation of the external fraction of the contaminant that is available for absorption through the digestive tract. The objectives of this paper are to give a short overview of the methods available in the literature to assess the soil metal bioaccessibility, focusing on the tests developed by the European BARGE working group. One of these tests is then used on four soils sampled on a residential area on which soils are strongly contaminated with lead. Results of bioaccessibility are then discussed regarding the soil solid phase repartition of this metal using Tessier sequential extractions. Finally, a theoretical human health risk assessment is then carried out considering both the total and the bioaccessible lead fraction. Impact of bioaccessibility in terms of management of contaminated sites is then discussed

Panthéon de la jeunesse. Vies des enfants célèbres de tous les temps et de tous les pays. Série 1,Partie 1 / par J. Caboche-Demerville,...

Appartient à l’ensemble documentaire : UnivJeun0Avec mode text

Bioaccessibilité orale des éléments traces métalliques dans les sols pollués

Industrial activities lead to contaminate environmental media such as soils. These later accumulate the pollutants such as heavy metal. Management of contaminated sites is based on the estimation of the Human exposure to these elements through either direct or indirect routes. In this context, soil ingestion is often considered, at least in residential areas, as a major exposure route driving the rehabilitation process. For this route, the exposure concentration is based on the total soil concentration of the elements whereas only a fraction of this concentration (the bioavailable fraction) is absorbed by the organism and is likely to exert a toxic effect. Thus estimation of the exposure from the total soil concentration is a conservative approach. These last years, numerous in vitro tests were developed to evaluate the bioavailability through the bioaccessibility, the fraction of the soil contaminant digested in the gastro-intestinal tract. The bioaccessibility research group of Europe (Barge) developed a unified protocol (UBM). INERIS conducted studies to assess the accuracy of this test regarding the physiological phenomenon. To achieve this goal, bioavailability of lead, cadmium, arsenic and antimony in different contaminated soils were measured in piglets used as surrogates of humans. Values were correlated to the in vitro bioaccessibility values measured by the UBM. Results showed that the bioavailability of antimony was very low and that no significant correlation was obtained for this element. Concerning the 3 other elements, bioavailability and bioaccessibility were highly correlated. These results demonstrate the accuracy of the UBM to improve the exposure assessment of humans to contaminated soils through the ingestion route. It allows the proposal of a new characterization of the human exposure to environmental contaminants. With respect to this validation, the bioaccessibility concept can be integrated to different research project concerning the human exposure to flame retardants or pesticides and the spatialized multimedia human exposure to soil contaminants. In the near future, some works will have to be likely developed to develop the bioaccessibility measurement for organics and for others exposure routes such as inhalation or vegetables consumption.Les activités industrielles ont généré une accumulation des éléments traces métalliques (ETM) dans les sols qui, pour certains d’entre eux, sont toxiques pour l’homme. La gestion des sites et sols pollués repose sur l’évaluation des expositions à ces éléments. Le retour d’expérience montre que les voies d’exposition directe, notamment l’ingestion de terre pour les enfants, engendrent les niveaux de risque les plus élevés. Toutefois, la pratique courante du calcul d’exposition et du risque utilise la concentration totale d’un polluant dans un sol, alors qu’il a été démontré que seule la fraction biodisponible de ce contaminant est susceptible d’induire un effet toxique. La biodisponibilité orale est la fraction de contaminant ingéré absorbée à travers l’épithélium intestinal et qui atteint la circulation systémique. La pratique actuelle tend donc à surestimer la dose à laquelle les cibles sont exposées. Divers protocoles in vitro permettant d’approcher de façon simplifiée la biodisponibilité ont été développés ces dernières années. Ces derniers proposent une estimation de la bioaccessibilité orale, fraction de contaminant ingéré qui est solubilisée à l’intérieur de la lumière intestinale. Au vu des nombreux protocoles publiés (e. g. [1]), le groupe Barge (Bioaccessibility Research Group Europe), fédération d’instituts et de laboratoires impliqués en évaluation de risque, a proposé un protocole unique. Toutefois, en vue d’une application large et en routine de ce protocole, il est nécessaire de le valider

Validation d'un test de mesure de la bioaccessibilité du plomb dans les sols pollués

National audienceLes activités industrielles ont généré, une accumulation des éléments traces métalliques dans les sols qui, pour certains d'entre eux, sont toxiques pour les organismes biologiques et l'Homme. La gestion des sites et sols pollués repose sur l'évaluation des expositions à ces éléments. Le retour d'expérience montre que les voies d'exposition directe et notamment l'ingestion de terre pour les enfants engendrent les niveaux de risque les plus élevés. Toutefois, la pratique courante du calcul d'exposition et du risque se fonde sur la concentration totale d'un polluant dans un sol. Il a cependant été démontré que seule la fraction biodisponible de ce contaminant est susceptible d'induire un effet toxique. Cette fraction correspond à la dose de contaminant ingérée qui traverse l'épithélium intestinal et peut être distribuée aux tissus et organes cibles (Kelley et al., 2002). Ainsi la pratique actuelle tend à surestimer la dose à laquelle les cibles sont exposées. Divers protocoles in vitro permettant d'évaluer la biodisponibilité ont été développés ces dernières années. Ces derniers proposent une estimation de la fraction de contaminant extraite par les fluides digestifs (fraction bioaccessible). Au vu des nombreux protocoles publiés, le groupe BARGE (Bioaccessibility Research Group Europe) fédération d'instituts et de laboratoires impliqués en évaluation de risque a proposé un protocole unique (Cave et al., 2006)