ROLE POTENTIEL DU FER (FE2+, FE3+) DANS LA TOXICITE PULMONAIRE D'UNE EXPOSITION CONCOMITANTE AUX OXYDES DE FER (WUSTITE, HEMATITE) ET AU BENZO(A)PYRENE CHEZ LE RAT SPRAGUE DAWLEY (DOCTORAT (TOXICOLOGIE))

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Influence des oxydes de fer (wüstite, hématite) sur la toxicité pulmonaire du benzo(a)pyrène chez le rat Sprague Dawley (activation métabolique, cycle cellulaire, apoptose)

LILLE2-BU Santé-Recherche (593502101) / SudocPARIS-BIUP (751062107) / SudocSudocFranceF

Recherche in-vitro des mécanismes physiopathologiques impliqués dans la toxicité pulmonaire d'un aérosol (PM2,5) d'origine urbano-industrielle prélevé dans l'agglomération dunkerquoise

Les preuves d'une relation causale entre les variations, à court terme, des niveaux actuels de pollution atmosphérique et l'incidence de la mortalité et de la morbidité par pathologies cardiopulmonaires se sont accumulées au cours de la dernière décennie. En dépit de nombreuses recherches, les mécanismes sous-jacents responsables des effets néfastes des aérosols sur la santé demeurent encore peu connus. La composition chimique de l'aérosol est un facteur prépondérant à intégrer à toute étude toxicologique. Dans l'optique d'une meilleure compréhension des phénomènes impliqués dans la toxicité des polluants atmosphériques, une étude a dons été initiée à partir d'un aérosol collecté dans la ville de Dunkerque. Ses caractéristiques physiques et chimiques ont été déterminées et ont révélé que sa granulométrie était de 92,15% < 2,5 m, et que des constituants organiques (composés organiques volatils, hydrocarbures aromatiques polycycliques, etc.) étaient absorbés à la surface des particules (surface spécifique : 1 m /g), en interaction avec divers éléments inorganiques (Al, Ca, Fe, K, Na, Mg, Pb, etc.). Après avoir évalué sa cytotoxicité dans un modèle de cellules embryonnaires d'épithélium pulmonaire humain (L132) en culture, nous avons montré que cet aérosol pouvait provoquer, de manière dépendante de la concentration et/ou du temps, l'apparition d'un stress oxydant, le développement d'une réponse inflammatoire via l'activation du facteur de transcription nuclear factor-kappa B, et l'induction de la mort cellulaire par apoptose. Ce travail suggère donc que ces mécanismes physiopathologiques pourraient jouer un rôle dans la toxicité pulmonaire d'un aérosol anthropogénique.Detailed knowledge on the effects of air pollutants on human health is a prerequisite for the development of effective policies to reduce the adverse impact of ambient air. However, the majority of toxicological studies published on air pollution Particulate Matter (PM) toxicity have been conducted using complex mixtures, yet their physical and chemical characteristics are usually not well established. The underlying mechanismes of PM-related health effects are still incompletely understood, but a hypothesis currently under investigation is that many of the adverse health effects may derive from oxidative stress, initiated by the formation of reactive oxygen species within affected cells. In this work, we focused also our attention on the capacity of PM to induce cytotoxic, oxidative stress, inflammatory, and apoptotic response in embryonic human epithelial lung cells (L132) in culture. PM were collected in Dunkerque, a French seaside city. Their size distribution showed that 92,15% < 2.5 m and their specific surface area (1 m /g) allowed the absorption of organic chemicals (i.e. volatile organic compounds, polycyclic aromatic hydrocarbons, etc.) into inorganic elements (i.e. Fe, Al, Ca, Na, K, Mg, Pb, etc.). Their cytotoxicity was assessed in L132 cells. In PM-exposed L132 cells, there was concentration and/or time-dependent induction of oxidative stress conditions, an inflammatory response through nuclear factor-kappa B activation, an apoptotic events. Taken together, these findings suggested that all these underlying mechanisms of action proceeded cytotoxicity in PM-exposed L132 cells.DUNKERQUE-BU Lettres Sci.Hum. (591832101) / SudocSudocFranceF

Intérêt du phytomanagement dans la gestion durable des sols pollués (recherche des mécanismes biologiques de transfert et de localisation de Cd, Pb, Zn dans les strates herbacées et arborées)

Dans le bassin minier du Nord-Pas de Calais, deux fonderies de Pb et de Zn (Metaleurop Nord à Noyelles-Godault et Umicore à Auby) ont engendré par leurs rejets atmosphériques une forte contamination des sols, notamment en Cd, Pb et Zn. Cette dernière présente de sérieux risques pour les populations vivant à proximité des usines et pour l environnement. Si ces risques ont fortement été réduits en 2003 par l arrêt des activités de Metaleurop Nord, ils n ont pas pour autant disparu du fait de la forte contamination des sols et d une remobilisation potentielle des particules de terre polluées sous l effet du vent ou du ruissellement des eaux pluviales ainsi que par le démantèlement des installations industrielles. Face à l étendue de la contamination, la phytostabilisation apparaît comme une technique peu coûteuse, facile à mettre en place et respectueuse de l environnement. Elle vise à installer un couvert végétal pérenne afin de stabiliser, tant physiquement que biochimiquement, les polluants dans le sol. L objectif de la thèse a été d évaluer le comportement d une strate herbacée (Trifolium repens, Lolium perenne, Melilotus alba) et arborée (Robinier pseudoacacia, Alnu glutinosa, Salix alba et Sambucus nigra) pour leur utilisation en phytostabilisattion des sols fortement pollués en Cd, Pb et Zn. Des essais réalisés en vases de culture localisés dans trois contextes environnementaux différents (milieu controlé, in situ non exposé ou exposé aux poussières contaminées) ou sur une parcelle expérimentale ont confirmé que la voie racinaire était la principale voie de contamination de la végétation herbacée. En présence d un couvert végétal dense, la contribution des poussières dans la contamination des herbes semble secondaire. Il a été montré que les métaux étaient faiblement transférés vers les parties aériennes de T. repens et de L. perenne et que ces herbes étaient relativement tolérantes aux métaux. Durant l expérimentation, il a été constaté une réduction de la mobilité des métaux dans le sol. Ces observations suggèrent que les espèces étudiées pourraient constituer de bonnes candidates pour la phytostabilisation. Il pourrait en être de même pour M. alba. Parmi les essences étudiées, R. pseudoacacia est l essence qui accumule le moins les métaux dans ses parties aériennes (feuille et branche). A l opposé des racines, les branches sont les organes lesmoins contaminés. Au regard de S. alba, R. pseudoacacia et A. glutinosa semblent peu sensibles à la contamination métallique. D après l ensemble des résultats obtenus, R. pseudoacacia semble être une espèce à privilégier pour la phytostabilisation. Les premiers résultats obtenus sur S. nigra montrent la faible capacité de cette essence à transférer les métaux vers les parties aériennes, faisant de ce dernier une candidate potentielle pour la phytostabilisation des sols fortement contaminés par les métaux lourdsIn the mining area of the Nord-Pas de Calais council, two Pb and Zn smelters have led by their atmospheric emissions to a high metal contamination of soils, in particular Cd, Pb and Zn. This pollution generates risks for the environment and the population living near the smelters. Risks have been highly reduced in 2003 after the stop of Metaleurop industrial activities. However the risk has not disappeared due to the high soil contamination and its mobilisation via dust re-suspension, particles run-off or plant dismantling. Because of the large contaminated area, phytostabilization appears as an inexpensive technique, easy to set up and environmental friendly. This method consists in a perene vegetal cover established in order to physically and biochemically stabilize pollutants in soils. The objective of this work was to evaluate the behaviour of herbaceous species (Trifolium repens, Lolium perenne, Melilotus alba) and tree species (Robinier pseudoacacia, Alnus glutinosa, Salix alba, Sambucus nigra) for their use in the phytostabilization of Cb, Pb and Zn polluted soils. Experiments realised in pots located in three different environmental conditions (greenhouse, in situ exposed or not exposed to contaminated dusts) and in an experimental field confirmed that root was the main contamination pathway for the herbaceous vegetation. In the presence of a dense vegetal cover, the dust contribution of herb contamination seemed to be secondary. It was shown that metals were weakly transferred to aerial parts of T. repens and L. perenne and that these species were relatively tolerant to metals. During the experimentation, a reduction of metal mobility in soil was shown. These findings suggest that studied species could represent good candidates for phytostabilization. It could be the case as well for M. alba. Among the studied species, R. pseudoacacia is the one that accumulate lesser metals in its aerial parts (leaves and stems). In contrary to the roots, the stems are the least contaminated organs. In comparison to S. alba, the species R. pseudoacacia and A. glutinosa seem to be less sensitive to the metallic contamination. According to our results, R. pseudoacacia seems to be a species to give preference for phytostabilization. The preliminary results obtained on S. nigra showed the weak capacity of this species to transfer metal to aerial parts, bringing this species as a potential candidate for the phytostabilization of metal highly contaminated soilsDUNKERQUE-BU Lettres Sci.Hum. (591832101) / SudocSudocFranceF

Caractérisation physico-chimique et étude in-vitro de la toxicité pulmonaire d'aérosols atmosphériques (PM2,5) prélevés à Abidjan (Côte d'Ivoire)

La pollution atmosphérique est devenue au cours de ces dernières années une préoccupation mondiale en terme de santé publique. En effet, les études épidémiologiques associent la pollution atmosphérique à l incidence accrue de nombreuses pathologies d origine respiratoire et cardiovasculaire. Les pays émergents sont particulièrement touchés par ces problèmes sanitaires, en raison de leur taux de croissance et du fait de l absence de réglementations spécifiques. Pourtant, très peu de données sont actuellement disponibles dans ces pays, en ce qui concerne non seulement la caractérisation physico-chimique de ces pollutions mais aussi leurs impacts sanitaires. Afin de pallier ce manque d informations, ce travail a eu pour objet l étude de la pollution particulaire fine (PM2,5) du district d Abidjan (Côte d Ivoire). Trois sites de prélèvement ont été retenus afin de considérer l hétérogénéité de la pollution atmosphérique en fonction des sources d émissions rurales, urbaines et industrielles. La composition chimique de ces échantillons a confirmé cette hétérogénéité, et de nombreux composés inorganiques (e.g. Al, Ca, Fe, Mn, Zn, Ni, Cr, Cu, Pb, Mg) et organiques (e.g. paraffines) ont pu être quantifiés au niveau des 3 sites. L étude de la relation dose-réponse cytotoxique dans la lignée de pneumocytes humains A549 a permis la détermination des Concentrations d Effets à 10% (CE10) et 50% (CE50) pour chacun des prélèvements : rural : CE10 = 5,91 g/cm2 et CE50 = 29,55 g/cm2 ; urbain : CE10 = 5,45 g/cm2 et CE50 = 27,23 g/cm2 ; industriel : CE10 = 6,86 g/cm2 et CE50 = 34,29 g/cm2). L exposition des cellules A549 à ces échantillons a induit des mécanismes de type oxydatif (i.e. formation de malondialdéhyde, altération de l activité de la superoxyde dismutase, oxydation du glutathion). L étude de la réponse inflammatoire reste à approfondir.Air pollutionhas become a global concern for public health, for a few years. Indeed, epidemiological studies associate particulate air pollution in the induction of many cardiorespiratory diseases. Emerging countries are particularly affected by these air pollution problems, because of their population growth and due to the absence of specific regulations. However, few data are currently available in these areas, regarding the health impact of such pollution or even their chemical composition. To overcome this lack of information, a study of fine particulate pollution (PM2.5) in the district of Abidjan has been undertaken. Three sampling sites (i.e. rural, urban and industrial areas) were chosen to highlight the heterogeneity of air pollutants according to their respective sources. The chemical composition of these samples confirmed their heterogeneity, and many inorganic (e.g. Al, Ca, Fe, Mn, Zn, Ni, Cr, Cu, Pb, Mg) and organic compounds (e.g. paraffins) were quantified at the 3 sites. The dose-cytotoxic response relationship was then studied through the perturbation of different markers of global cytotoxicity in the human pneumocyte A549 cell line, thereby allowing the determination of the following Effect Concentrations (EC) (rural sites : EC10 = 5,91 g/cm2 ; EC50 = 29,55 g/cm2 ; urban site : EC10 = 5,45 g/cm2 ; EC50 = 27,23 g/cm2 ; industrial site : EC10 = 6,86 g/cm2 ; EC50 = 34,29 g/cm2). Exposure of A549 cells to Abidjan city s PM samples has also enable the identatification of oxidative mechanisms (i.e. malondialdehyde formation, alteration in superoxide dismutase activity, glutathione oxidation) as well as inflammatory response.DUNKERQUE-BU Lettres Sci.Hum. (591832101) / SudocSudocFranceF