Validation d'un test de mesure de bioaccessibilité : application à quatre éléments traces métalliques dans les sols : as, Cd, Pb et Sb, Validation of bioaccessibility test : application to 4 metals in soils : as, Cd, Pb and Sb

Julien Caboche

Description

Sous la direction de Cyril Feidt, Sébastien Denys
Thèse soutenue le 28 septembre 2009: INPL
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
-Biodisponibilité relative
-Validation
-Sol
-Ingestion
-Eléments métalliques
-Bioaccessibilité
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
-Relative bioavailability
-Metals
-Ingestion
-Bioaccessibility
-Soil
-Validation
Source: http://www.theses.fr/2009INPL049N/document

Informations

• Publié par: Thesee
• Nombre de lectures: 23
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 3 Mo

Extrait

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Institut National Polytechnique de Lorraine
Ecole Doctorale Ressources, Procédés, Produits et Environnement
Laboratoire Unité de Recherche Animal et Fonctionnalités des
Produits Animaux (URAFPA)

THESE :

Présentée en vue de l’obtention du grade de Docteur de l’INPL
Spécialité : Sciences Agronomiques

Validation d’un test de mesure de bioaccessibilité


Application à 4 éléments traces métalliques dans les sols :
As, Cd, Pb et Sb


Par
Julien Caboche



Soutenue publiquement le 28 septembre 2009 devant le jury composé de :


Président Guillaume Echevarria, Professeur , ENSAIA, Vandœuvre-lès-Nancy

Rapporteurs Pierre-Marie Badot, Professeur, Université de Franche-Comté

Mark Cave, Responsable Unité de Recherches, British Geological Survey,
Nottingham (UK)
Examinateurs Francis Douay, Professeur, ISA, Lille

Cyril Feidt, Professeur, ENSAIA, Vandœuvre-lès-Nancy (Directeur de thèse)

Sébastien Denys, Ingénieur de recherches, INERIS, Verneuil-en-Halatte
(Co-directeur de thèse)

Invité Franck Marot, Ingénieur sites et sols pollués, ADEME






























Remerciements

Ce projet a bénéficié du soutien financier de l’Agence de l’Environnement et de la Maîtrise
de l’Energie et du Ministère de l’Ecologie, de l’Energie, du Développement Durable et de
l’Aménagement du Territoire.
Ce travail de thèse réalisé à la fois à l’INERIS (Institut National de l’Environnement et des
Risques) et au laboratoire URAFPA (Unité de Recherche Animal et Fonctionnalité des
Produits Animaux), a été l'occasion de rencontres très enrichissantes sur le plan scientifique
et professionnel comme sur le plan personnel.
Premièrement, merci à Jacques Bureau et Olivier Aguerre-Chariol de m’avoir accueilli au
sein de leur unité. De même, un grand merci à Guido Rychen de m’avoir accueilli au sein du
laboratoire URAFPA, d’avoir participé aux premières réflexions sur le projet et de m’avoir
chaleureusement reçu lors de mes différents passages à Nancy.
Merci à Sébastien Denys et Karine Tack d’avoir monté ce projet de thèse entre l’URAFPA et
l’INERIS et de m’avoir donné l’opportunité de réaliser ce projet dans de très bonnes
conditions et d’y venir à bout. Merci à Cyril Feidt de m’avoir encadré, soutenu et de m’avoir
donné l’opportunité de réaliser les expériences in vivo à l’ENSAIA même si au début ce
n’était pas gagné. J’ai toujours apprécié de travailler à vos côtés à la fois pour m’avoir guidé
tout au long du projet mais également pour les bons moments passés durant la thèse.
Je suis très reconnaissant à Monsieur le Professeur Guillaume Echevarria (ENSAIA de Nancy,
Laboratoire Sols et Environnement) de me faire l'honneur d'accepter la présidence de mon
jury de thèse. Je suis particulièrement honoré que Messieurs le Professeur Pierre-Marie
Badot (Université de Franche-Comté, Laboratoire Chrono-environnement CNRS) et
Monsieur Mark Cave (Responsable de recherche au British Geological Survey) ont accepté
d'examiner mes travaux de thèse, et d'en être les rapporteurs. Je remercie également
Monsieur Francis Douay (ISA de Lille, Laboratoire Sols et Environnement) d’avoir accepté de
juger ce travail et de participer au jury. Mes remerciements vont aussi à Monsieur Franck
Marot (ADEME) pour avoir suivi l’avancement du projet et d’avoir accepté de participer au
jury.

Merci aux membres du comité de pilotage et aux membres du groupe BARGE qui m’ont
accompagné dans ma démarche scientifique, pour les discussions constructives et les
conseils qui ont permis la bonne réalisation du projet.

Merci à de nombreuses personnes de l’INERIS qui m’ont permis d’évoluer dans de très
bonnes conditions. En premier lieu, un très grand merci à mes différents collègues de chimie
inorganique de m’avoir formé et aidé pour l’ensemble des analyses. Maintenant à vous de

jouer et de devenir les rois et reines de la bioaccessibilité. Une grande pensée aux amis du
café pour leur soutien et grâce auxquels le travail s’est effectué dans la bonne humeur :
Valérie, Cynthia, Bernadette, Marie-José, Nathalie, Julia, Siv, Emmanuelle, Laurent, Hervé,
Eric, Basile. Merci d’avoir fait du laboratoire un lieu de convivialité et de bonne humeur.
Valérie, je te promets de m’entraîner pour le R&B de Fleurine 2010. Un grand merci
également à tous les autres membres des équipes résa et nova et notamment : Claudine,
Jérôme, Arnaud, Hervé, Olivier, Sylvain et Nicolas. Patrice je te remercie pour ton aide lors
des nombreuses manipulations de spéciation physique. Merci également à Cécile, Marie et
Sophie pour leur disponibilité et leur rapidité lorsque j’apportais mes OM en dernière
minute... Finalement, une pensée pour les collègues et équipiers du foot…Que de bon
moments passés avec vous que ce soit le midi ou lors du tournoi annuel….Cynthia je compte
sur toi pour motiver les troupes pour l’année prochaine afin de défendre notre titre de
champion.
Une grande partie de la thèse s’est déroulée au sein du laboratoire de l’URAFPA de Nancy. Je
remercie toute l’équipe de m’avoir aussi bien accueilli lors de chacun de mes passages plus
ou moins longs. Merci pour l’aide technique, le soutien moral et les bons conseils
scientifiques et autres…que j’ai reçu. Un grand MERCI à toutes les personnes qui ont
participé à l’expérimentation in vivo et sans qui ce projet n’aurait pu aboutir. Je pense en
particulier à Héléna, Paméla, François, Faycal, Hervé, Cyril, Guido, Agnès, Anael, Angélique
et Stephan. Un merci particulièrement à Catherine Jondreville pour m’avoir formé aux
analyses statistiques. Merci beaucoup pour ta rigueur, le temps que tu m’as consacré, l’aide
précieuse que tu m’as apportée pour toute la démarche méthodologique. Je souhaite
également remercier ceux qui ont pu croiser ma route au laboratoire, je pense
particulièrement à Abir, Christine, Claire, Aude, Julie, Servane, Marie-antoinette, Fanny,
abdou, David, Yves, Yann et bien entendu un grand merci à la Cath.
Une pensée particulière à mes collègues thésards et amis du bureau A14 : AGNES,
ANGELIQUE, ANAEL et FAYCAL. Merci pour votre accueil lors de mes différentes venues,
merci pour les très bons moments passés à vos côtés, merci pour votre soutien. Je vous
soutiendrez également jusqu’à la fin et j’espère passer encore de nombreux bons moments
en votre compagnie et vous êtes bien sûr les bienvenus dans le NORD….

Un grand merci à ma famille et ma belle-famille et amis pour m’avoir soutenu pendant ces
années et pour avoir toujours été très présents et réconfortants. Sans vous, cette aventure
n’aurait pas été possible. A Valérie, tout mon amour. MERCI pour tes encouragements, pour
tout ce que tu as supporté pendant cette aventure et merci pour tout ce que tu m’apportes.