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

par Julien Caboche

Thèse de doctorat en Sciences agronomiques

Sous la direction de Cyril Feidt et de Sébastien Denys.

Soutenue le 28-09-2009

à Vandoeuvre-les-Nancy, INPL , dans le cadre de RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement , en partenariat avec Unité de recherche animal et fonctionnalités des produits animaux (Vandoeuvre-les-Nancy) (laboratoire) .

Le président du jury était Guillaume Echevarria.

Le jury était composé de Cyril Feidt, Sébastien Denys, Guillaume Echevarria, Mark Cave, Pierre-Marie Badot, Francis Douay.

Les rapporteurs étaient Mark Cave, Pierre-Marie Badot.


  • Résumé

    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 sol

  • Titre traduit

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


  • Résumé

    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 ingestion


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