Caractérisation de l'exposition pulmonaire aux perturbateurs endocriniens adsorbés sur des particules atmosphériques urbaines de différentes tailles granulométriques : approches chimique et biologique in vitro

par Diane Le Bayon

Projet de thèse en Chimie, environnement et santé

Sous la direction de Sylvie Derenne, Lucie Oziol et de Elodie Moreau-Guigon.

Thèses en préparation à Paris Sciences et Lettres , dans le cadre de École doctorale de l'École pratique des hautes études (Paris) , en partenariat avec Milieux Environnementaux, Transferts et Interactions dans les hydrosystèmes et les Sols (laboratoire) et de École pratique des hautes études (Paris) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2018 .


  • Résumé

    La qualité de l'environnement et en particulier de l'atmosphère est modifiée par l'émission dans l'air, sous forme gazeuse ou particulaire, de molécules d'origine naturelle mais aussi, et de plus en plus, d'origine anthropique. Depuis le développement industriel, ces émissions se sont diversifiées et intensifiées, entraînant une pollution croissante de l'air à laquelle l'Homme est exposé de façon passive et chronique, surtout en milieu urbain. Sur la base de nombreuses études épidémiologiques, cliniques et animales, le lien entre exposition à des polluants de l'air et diverses pathologies (bronchite, asthme, cancer du poumon, athérosclérose…) est maintenant avéré. Ces pathologies résulteraient principalement d'une exposition pulmonaire de l'Homme aux particules atmosphériques, appelées PM (Particulate Matter). Parmi les particules totales (total suspended particles – TSP), seules celles de diamètre inférieur à 10 µm (PM10) et 2,5 µm (PM2,5) sont réglementées, étant capables d'atteindre, respectivement, la partie thoracique du système respiratoire et les alvéoles pulmonaires. La taille granulométrique des PM peut ainsi conditionner leur biodisponibilité et donc leurs effets sanitaires. Ces derniers peuvent également dépendre de la composition des PM. En effet, les particules de l'air sont constituées en proportions variables d'une fraction minérale (métaux, sels) et d'une fraction organique (carbone élémentaire et organique) pouvant adsorber du matériel d'origine biologique (endotoxines, pollen…) ou chimique (polluants organiques…). Parmi les contaminants organiques semi-volatils quantifiés dans les phases gazeuse et particulaire de l'air ambiant, nombreux appartiennent à des familles de composés à effet perturbateur endocrinien suspecté ou avéré. La multi-contamination de l'air ambiant par ces perturbateurs endocriniens serait à l'origine de perturbations hormonales observées chez l'Homme ou l'animal. Ceux adsorbés en proportions variables sur la phase particulaire peuvent, individuellement ou en mélange, contribuer au potentiel perturbateur endocrinien intrinsèque de l'air. Dans ce contexte général, il importe d'appréhender les risques sanitaires liés à une exposition aux particules de l'air urbain en fonction de leur qualité en taille et de leur composition en perturbateurs endocriniens. Ainsi, le projet doctoral s'attachera à caractériser, par une double approche chimie-biologie, l'exposition pulmonaire à la multi-contamination en perturbateurs endocriniens des principales classes granulométriques de particules de l'air urbain. Pour répondre à cet objectif, trois classes de particules atmosphériques (TSP, PM10, PM2,5) collectées sur 3 sites en milieu urbain (stations AirParif) seront caractérisées pour leur contamination en une large gamme de perturbateurs endocriniens (59 molécules) et pour la dangerosité intrinsèque de leur contamination organique sur divers bio-essais in vitro (potentiels perturbateur œstrogénique et androgénique, génotoxique et dioxin-like). De plus, la biodisponibilité cellulaire des molécules cibles, potentiellement influencée par leur adsorption à la matrice particulaire, sera étudiée par approche bio-analytique sur cellules épithéliales nasales, bronchiques et alvéolaires.

  • Titre traduit

    Characterization of lung exposure to endocrine disruptors adsorbed on urban atmospheric particles of different particle sizes: chemical and in vitro biological approaches


  • Résumé

    The quality of the environment and in particular the atmosphere is modified by the emission into the air, in gaseous or particulate form, of molecules of natural origin but also, and increasingly, of anthropogenic origin. Since industrial development, these emissions have diversified and intensified, leading to increasing air pollution to which humans are passively and chronically exposed, especially in urban areas. On the basis of numerous epidemiological, clinical and animal studies, the link between exposure to air pollutants and various pathologies (bronchitis, asthma, lung cancer, atherosclerosis, etc.) is now established. These pathologies are mainly the result of human lung exposure to atmospheric particles, called PM (Particulate Matter). Of the total suspended particles (TSP), only those with diameters less than 10 µm (PM10) and 2.5 µm (PM2.5) are regulated, being able to reach, respectively, the thoracic part of the respiratory system and the pulmonary alveoli. The particle size of PM can thus determine their bioavailability and therefore their health effects. The latter may also depend on the composition of the PM. Indeed, air particles are composed in varying proportions of an inorganic fraction (metals, salts) and an organic fraction (elemental and organic carbon) that can adsorb material of biological (endotoxins, pollen...) or chemical origin (organic pollutants...). Many of the semi-volatile organic contaminants quantified in the gaseous and particulate phases of ambient air belong to families of compounds with suspected or proven endocrine disrupting effects. Multi-contamination of ambient air by these endocrine disrupters is believed to cause hormonal disturbances in humans or animals. Those adsorbed in variable proportions on the particulate phase can, individually or in mixture, contribute to the intrinsic endocrine disrupting potential of air. In this general context, it is important to understand the health risks associated with exposure to urban airborne particles according to their size quality and composition as endocrine disrupters. Thus, the doctoral project will focus on characterizing, through a dual chemistry-biology approach, pulmonary exposure to multi-contamination in endocrine disrupters of the main particle size classes of urban air particles. To meet this objective, three classes of atmospheric particles (TSP, PM10, PM2.5) collected from 3 urban sites (AirParif stations) will be characterized for their contamination into a wide range of endocrine disrupters (59 molecules) and for the intrinsic danger of their organic contamination on various in vitro bioassays (estrogenic and androgenic disruptive potential, genotoxic and dioxin-like). In addition, the cellular bioavailability of target molecules, potentially influenced by their adsorption to the particulate matrix, will be studied by bioanalytical approach on nasal, bronchial and alveolar epithelial cells.