Lors de la fabrication des aliments pour animaux, une contamination croisée peut se produire entre les aliments médicamenteux et les non médicamenteux, ce qui peut emmener à la présence non maîtrisée d’antibiotiques dans ces derniers. L’exposition des animaux à des faibles concentrations d’antibiotiques questionne sur les risques d’un potentiel transfert de résidus vers les denrées d’origine animale, ainsi que d’une possible sélection d’antibiorésistance. L’objectif de ces travaux de thèse a été d’étudier ces deux risques. Le risque de résidus dans les denrées d’origine animale a été évalué à travers des expérimentations animales où des porcs ont été exposés à un aliment contaminé à des taux tolérés par les Bonnes Pratiques de Fabrication. Les antibiotiques étudiés ont été l’association sulfadiméthoxine/triméthoprime et l’oxytétracycline. Des échantillons de plasma, de fèces et de tissus ont été prélevés et dosés. Pour étudier le risque de sélection d’antibiorésistance, une expérimentation animale a été faite sur deux groupes de porcs, un groupe témoin et un groupe recevant l’oxytétracycline aux taux de contamination acceptés. Des prélèvements fécaux ont été effectués avant et pendant le traitement afin d’étudier l’évolution des populations E. coli totales et résistantes. Les résultats de ces travaux montrent le besoin de limiter l’exposition des animaux à des aliments contaminés du fait du risque de dépassement des Limites Maximales de Résidus dans les denrées, ainsi que de sélection d’antibiorésistance.

Les plumes issues de l’élevage avicole sont valorisées par les industries agroalimentaires des coproduits animaux en farine de plumes. Riches en protéines, ces farines sont principalement incorporées dans l’alimentation animale aquacole, porcine et des animaux domestiques. Des études ont révélé la présence d’antibiotiques dans les plumes pendant plusieurs jours après l’administration d’un traitement thérapeutique. Cependant, aucun règlement n’est établi concernant la présence d’antibiotiques dans les plumes et dans les farines. Les plumes et les farines de plumes, pourraient contribuer à l’émergence de bactéries résistantes aux antibiotiques. Pour évaluer l’impact de la présence d’antibiotiques sur les animaux via l’utilisation de farines de plumes en alimentation animale, les travaux de la thèse se sont focalisés sur deux études cinétiques réalisées sur des poulets de chair hébergés (1) en cage et (2) sur sol. L’objectif était d’étudier le devenir de trois antibiotiques sélectionnés : la sulfadiazine, le triméthoprime et l’oxytétracycline. En parallèle de ces études, l’impact du traitement antibiotiques a été étudié sur les bactéries Escherichia Coli. Des travaux complémentaires ont été réalisés sur des farines de plumes fabriquées au laboratoire et sur des farines de plumes provenant de l’industrie. Les résultats obtenus montrent la nécessité de réviser les règlementations des coproduits animaux et des protéines animales transformées concernant la présence d’antibiotiques dans les plumes et dans les farines de plumes en Europe.

Les pesticides forment une très vaste catégorie de contaminants environnementaux dont l’exposition est généralisée. De plus en plus d’études mettent en exergue des présomptions de liens entre des expositions aux pesticides et la survenue de pathologies. Parmi les acteurs clés du devenir et de la toxicité des xénobiotiques, figurent les transporteurs membranaires, localisés notamment au niveau des barrières biologiques. Pourtant, les interactions des pesticides avec les transporteurs membranaires sont encore mal caractérisées au regard de la diversité des pesticides. Aussi, l’objectif de cette thèse était de contribuer à l’amélioration de l’état des connaissances des interactions entre les pesticides et les transporteurs membranaires humains. Pour cela, une première partie de la thèse a consisté à étudier les interactions entre les pesticides au sens large et un transporteur majeur en toxicologie, la P-gp, au moyen d’approches complémentaires. Les interactions entre les pesticides et la P-gp ont ainsi été étudiées in silico avant d’être approfondies in vitro sur différents modèles cellulaires, une sous-lignée des cellules MCF7 sélectionnée par résistance à la doxorubicine, et la lignée cellulaire intestinale Caco-2. Puis dans un second temps, la thèse a été focalisée sur les interactions de pesticides carbamates avec les principaux transporteurs membranaires humains recommandés pour l’étude des xénobiotiques. Plusieurs interactions ont ainsi été mises en évidence à l’issue de ce projet. Un pesticide a été montré substrat de la P-gp, cinq ont été démontrés inhibiteurs de la P-gp et deux carbamates ont modulé l’activité des transporteurs BCRP, OAT3, OCT1, OCT2 et MATE2-K. Les résultats de cette thèse apportent des éléments de caractérisation des interactions entre les pesticides et les transporteurs membranaires humains, qui s’intègrent dans la compréhension des mécanismes de toxicocinétique pouvant contribuer à la toxicité de ces composés.

Les colorants de la famille des triarylméthanes sont interdits en aquaculture à cause de leur toxicité. Malgré cela, ils sont toujours utilisés en aquaculture du fait de leurs propriétés antiseptiques et antifongiques, de leurs faibles coûts et de leur disponibilité en tant que produits chimiques pour certaines industries. Afin de protéger les consommateurs, la réglementation européenne impose des contrôles stricts des résidus de substances interdites dans les denrées d’origine animale. En France, pour les colorants à activité pharmacologique, ce contrôle est ciblé sur la présence de résidus de vert de malachite, de cristal violet et de vert brillant dans les produits d’aquaculture, incluant leurs résidus marqueurs métabolisés sous forme de leuco-bases. Pour anticiper le futur de la surveillance des colorants face à d’éventuelles nouvelles pratiques d’usages, cette thèse a exploré différentes approches reposant sur l’analyse du métabolome par chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse à Haute Résolution et des méthodologies in vitro et in vivo. Les résultats de ce projet apportent des données i) sur le comportement et le devenir de colorants dans les poissons et ii) sur leurs effets, en vue de proposer des marqueurs de traitement issus de l’endo-métabolome et/ou de le xéno-métabolome. Nous avons pu observer une perturbation biologique sur la production d’acides biliaires après traitement au vert de malachite et au victoria pure blue bo (VPBO). Par ailleurs, un métabolite direct issu du traitement de truites au VPBO, le dééthyl-leuco-VPBO, a été souligné comme un résidu marqueur approprié dans le muscle et la peau de poisson. Enfin, une méthode analytique de détection étendue à d’autres familles de colorants, et incluant de nouveaux résidus marqueurs de traitement, a été développée par chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem.

Les phycotoxines, métabolites secondaires produits par certaines espèces phytoplanctoniques, peuvent s’accumuler dans la chair des coquillages filtreurs et provoquer des intoxications chez l’homme suite à leur consommation. Pour certaines toxines dites lipophiles, les données épidémiologiques ont souligné divers symptômes, en particulier intestinaux. Cependant pour d’autres, aucun impact n’a été documenté chez l’homme malgré une toxicité avérée chez le rongeur. Par ailleurs, les études de toxicité intestinale in vitro disponibles ont utilisé seulement des modèles cellulaires en monocultures ne prenant pas en compte l’unité fonctionnelle du système intestinal, en particulier la présence du système nerveux entérique. Ainsi, ce travail s’est attaché à mieux prendre en compte la diversité cellulaire intestinale à l’aide des lignées cellulaires représentatives des entérocytes (Caco-2), des cellules à mucus (HT29-MTX) et des cellules gliales (EGC) pour évaluer la toxicité de 6 phycotoxines : acide okadaïque (AO), pecténotoxine-2 (PTX2), yessotoxine (YTX), azaspiracide-1 (AZA1), spirolide-C (SPX) et palytoxine. Hormis la SPX, toutes les toxines ont montré une cytotoxicité sur les EGC avec une diminution de la viabilité et l’augmentation des marqueurs gliaux : GFAP, iNOS et S100β, médiateurs surexprimés lors d’un stress par les EGC. Sur le modèle de co-culture Caco-2/HT29-MTX, la YTX et l’AZA1 ont montré une légère toxicité avec une diminution de la viabilité et de la perméabilité. En plus, avec l’AO et la PTX2, on observe une réponse inflammatoire et une légère augmentation de la production de mucus. L‘effet toxique de l’AO et de la PTX2 ciblerait d’avantage les HT29-MTX que les Caco-2. En tri-culture, la présence d’EGC accentue la toxicité de la PTX2 alors qu’au contraire, elles protègent les cellules épithéliales de la toxicité de l’AO. Il semblerait que l’augmentation de GDNF et de BDNF par les EGC, gliomédiateurs renforçant les fonctions de la barrière intestinale, soient impliqués dans cette protection. Les résultats de ce projet apportent des données complémentaires pour l’évaluation du danger de phycotoxines. Ils soulignent le rôle joué par d’autres cellules que les entérocytes sur la réponse toxique engendrée par ces toxines.

Les phycotoxines lipophiles sont des métabolites secondaires produits par certaines espèces phytoplanctoniques. Elles s'accumulent dans les mollusques filtreurs et peuvent provoquer une intoxication chez l'homme avec une grande variété de symptômes. Ce travail s’est attaché à mieux connaitre leur devenir chez l’homme et leurs effets après ingestion en apportant des données sur leur absorption intestinale et leur métabolisme hépatique puisque ces phénomènes affectent la quantité de toxine circulant dans l’organisme et donc la génération d’effets toxiques. En outre, plusieurs phycotoxines se retrouvent parfois simultanément dans les coquillages alors que les effets de ces mélanges sont encore méconnus. Quatre phycotoxines lipophiles, l'acide okadaïque (AO), la pecténotoxine-2 (PTX-2), la yessotoxine (YTX) et le spirolide (SPX-1), ont été sélectionnées. Le passage intestinal a été évalué à l’aide de cellules intestinales humaines Caco-2 mimant l’épithélium intestinal. Si des différences d’absorption ont été observées pour les 4 phycotoxines, nos résultats ont montré que l’épithélium intestinal était également capable de les renvoyer dans la lumière intestinale, limitant ainsi la quantité circulant dans l’organisme. De même, à l’aide d’extraits de foie, nous avons montré que la structure des 4 phycotoxines était modifiée, principalement par des réactions d'hydroxylation. Concernant les effets mélanges, l'ajout d'une autre toxine (PTX-2, YTX ou SPX-1) à l'AO entraîne des effets moins importants avec de faibles concentrations, et des effets additifs ou plus importants avec des concentrations plus élevées. Ces résultats apportent des données complémentaires pouvant servir à confirmer ou réviser les seuils réglementaires établis pour ces toxines.

Le travail de thèse décrit dans ce manuscrit porte sur l’étude de la présence de biocides désinfectants dans les produits laitiers et sur l’impact des procédés de transformation du lait sur l’apparition de produits néoformés. Les biocides désinfectants sont des composés chimiques utilisés quotidiennement en industrie laitière lors des procédures de nettoyage-désinfection (ND) des surfaces en contact avec les aliments. Les ammoniums quaternaires de type chlorure de Benzalkonium (BACs) et chlorure de dialkyldimethylammonium (DDACs), et l’Aminopropyldodécylpropane diamine sont les désinfectants les plus largement utilisés en industrie laitière. Ces biocides peuvent entrainer des résidus sur les surfaces alimentaires, ce qui présente un risque pour la santé du consommateur. Dans le but de mesurer l’exposition des consommateurs, deux méthodes analytiques fiables ont été développées pour l'analyse de ces substances dans les produits laitiers impliquant la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem. Le lait cru de vache, la poudre de lait entier, les fromages à pâte pressée cuite et les fromages fondus ont été sélectionnés pour représenter la diversité des produits laitiers. L'évaluation des performances de chacune des méthodes a été réalisée par une approche globale basée sur le profil d'exactitude. Pour la plupart des composés et des matrices étudiés, les méthodes d'analyse ont été validées sur l’intervalle de dosage de 5 à 150 μg / kg. Pour répondre au questionnement de l'impact des procédés de transformation du lait sur les résidus de biocides désinfectants, l'évolution des teneurs en composés et leur devenir dans les différentes matrices issues du lait ont été étudiées. Pour cela, deux études de faisabilité mettant en oeuvre des comparaisons d'empreintes chimiques globales, acquises par spectrométrie de masse à haute résolution, de fromages fondus et de fromages à pâte dure (contaminés vs témoins) ont été réalisées. Ces études ont permis de détecter 4 ions discriminants liés à la présence de biocides dans le fromage fondu. Leur identification reste à réaliser. Tout ce travail a été réalisé à des fins de sécurité alimentaire. La première partie est à l'élaboration de méthodes analytiques ciblées pour les résidus de biocides dans le lait et les produits laitiers permettant ainsi de mesurer les résidus de biocides sur les denrées alimentaires. Ces mesures sont nécessaires pour effectuer une analyse du risque liée à ces résidus. La deuxième partie est en relation avec la question du comportement des résidus de biocides lors de la transformation du lait présentant la stratégie, les résultats que nous pourrions obtenir et la perspective de travaux futurs.

L’incorporation croissante des (nanomatériaux) NMx dans les aliments et les emballages a contribué à une demande sociétale majeure au regard de l’évaluation des risques des NMx sur la santé. Toutefois, en raison des nombreux paramètres des NMx (taille, forme, structure cristalline, solubilité…), ainsi que des processus physiologiques (comme la digestion) pouvant impacter sur l’absorption et la réponse toxique des NMx, l’évaluation des risques des NMx est compliquée. De plus, leur évaluation in vitro est délicate en raison d’interférences (optiques, catalytiques…) lors de la réalisation des tests. Notre projet de recherche visait à déterminer, l’impact des paramètres d’hydrophobicité des NMx de TiO2 de structure cristalline rutile et l’impact de la solubilité des NMx d’Al0 et Al2O3 sur leur toxicité/génotoxicité au niveau intestinal (organe primo-exposé) et hépatique (organe d’accumulation). Les effets de ces NMx ont été étudiés par une combinaison de méthodes complémentaires in vivo par gavage sur rat, et in vitro sur les lignées humaines Caco-2 et HepaRG différenciées, tout en tenant compte des interférences in vitro. Aucune réponse toxique et génotoxique n’a été observée in vitro malgré la différence de revêtement hydrophobe/hydrophile des NMx de TiO2. Seuls les NMx d’Al2O3 ont induit des lésions oxydatives de l’ADN mais uniquement dans les cellules Caco-2, tandis que de fortes interférences ont empêché de conclure avec les NMx d’Al0. Aucun dommage chromosomique n’a été observé pour ces NMx. In vivo aucun effet génotoxique n’a été observé dans l’intestin, le colon et le foie mais des dommages à l’ADN ont été décelés avec les NMx d’Al2O3 dans la moelle osseuse. La comparaison des résultats avec ceux de la forme ionique AlCl3 suppose un mécanisme de génotoxcité indépendant de la solubilité des NMx d’Al0 et d’Al2O3 dans les milieux biologiques. Malgré les nombreux progrès en nanotoxicologie, l’ensemble de nos résultats a souligné la difficulté d’obtenir des conclusions fiables avec des tests classiques utilisés pour les produits chimiques in vitro, la difficulté d’extrapolation in vitro/in vivo des effets des NMx et le besoin de poursuivre les recherches pour disposer de méthodes et d’outils permettant d’évaluer les effets des NMx de manière fiable.

Une nouvelle méthode, simple et rapide, a été développée pour isoler dans le miel différents antimicrobiens usuellement recherchés en contrôle sanitaire et appartenant à quatre classes différentes: les sulfamides, les tétracyclines, les macrolides et lincosamides associés et les aminoglycosides. Ces molécules antimicrobiennes sont analysées par chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem (CL-SM/SM) après avoir été extraites de l’échantillon de miel par une méthode d’extraction unique. Afin de définir les conditions optimales de séparation et de détection, l’influence de la nature et de la concentration d’un agent d’appariement d’ions tel que le HFBA ou le PFPA, introduit dans la phase mobile, a pu être évaluée sur une colonne analytique en chromatographie de phase inversée de type C18. Plusieurs paramètres ont été pris en compte et étudiés lors de l’élaboration de la méthode d’extraction tels que la nature du solvant d’extraction, le pH, l’étape d’hydrolyse acide, l’efficacité de l’extraction par ultrasons et enfin la purification de l’extrait avant injection. La méthode développée a ensuite été validée suivant les recommandations de la Décision de la Commission Européenne (CE) No 2002/657 puis a subi une étape de validation supplémentaire en participant à une comparaison inter-laboratoire organisée sur des matériaux de miel contaminés et gérée par un organisme extérieur accrédité suivant la norme ISO17043. Par la suite, une démarche de transfert de la méthode analytique validée en CL-SM/SM a été mise en place pour son utilisation en chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse à haute résolution (CL-SMHR). Une validation de cette démarche a été menée par l’application d’une étude statistique descriptive basée sur la notion de profil d’exactitude. Finalement, un programme expérimental de surveillance a été entrepris sur une série d’échantillons de divers miels collectés sur des marchés locaux pour tester la qualité des produits commercialisés au Liban. Contrôlés au regard de leur contamination en résidus d’antimicrobiens en CL-SM/SM parmi la trentaine de molécules prédéfinies dans l’étude, la positivité et/ou la non-conformité de certains échantillons ont pu être confirmées par l’utilisation de la CL-SMHR.