L’exposition humaine aux contaminants chimiques peut survenir par voie orale, aérienne ou cutanée. Bien que la peau soit le plus grand organe du corps humain, sa contribution à l’exposition systémique est souvent sous-estimée. Or, certains composés chimiques peuvent franchir la barrière cutanée et atteindre la circulation générale, que ce soit sous la forme des composés parents ou de leurs métabolites. Dans de nombreux cas, les données concernant l'absorption cutanée font défaut, limitant la possibilité de caractériser l'exposition humaine. Les données de métabolisme et/ou dégradation sont encore plus difficiles à obtenir. Ces travaux de thèse ont porté sur des représentants de deux grandes familles de substances chimiques pour lesquelles la peau constitue une voie d’exposition avérée pour différentes catégories professionnelles, mais aussi pour les consommateurs : les révélateurs de couleur utilisés dans les papiers d'impression thermique (BPA, BPS, PF201) et deux fongicides largement utilisés en arboriculture en France (captane, dithianon). Les études réalisées au cours de cette thèse l'ont principalement été sur des explants de peau abdominale humaine viable, un modèle de référence pour l’absorption cutanée chez l’homme. Les composés étudiés, sous forme radiomarquée, ont été appliqués sur des explants montés en cellules de diffusion de Franz statiques, permettant de caractériser l’absorption des molécules grâce à l’obtention de bilans massiques complets, conformes aux recommandations internationales (OECD n°428, 28, 156) et suivis d'une exploration par profilage radio-HPLC. Des systèmes d’essai complémentaires ont été utilisés pour explorer plus avant le métabolisme.
Concernant les révélateurs de couleur, une comparaison exhaustive de l’absorption cutanée a été réalisée en parallèle à des doses identiques de BPA, BPS et PF201. Le profil d’absorption complet du PF201 a pu être caractérisée pour la première fois. Sa dose absorbée et sa dose biodisponible ont été déterminées. L'absorption suivait l’ordre BPA > BPS ≈ PF201. Des études additionnelles en dose-réponse, avec suivi cinétique, ont été menées pour le PF201, permettant de calculer ses paramètres de perméation cutanée. Un effet réservoir pour ce composé est fortement suggérée par nos résultats. La biotransformation et la dégradation cutanée du PF201 se sont révélées être très limitées. Cependant, la formation d'un métabolite mineur (hydroxy-PF201) a été démontrée pour la première fois. Il pourrait être utile d'examiner le devenir du PF201 à l'aide de modèles in vitro hépatiques humains, une coexposition par voie cutanée et orale étant anticipée. Les approches analytiques développées pour le PF201, composé instable sous certaines conditions, ont permis d’éviter sa dégradation, ouvrant la porte à son dosage dans des échantillons humains et environnementaux, ainsi qu'à de futures études de métabolisme hépatique. En raison de difficultés techniques, et malgré les moyens mis en œuvre, les objectifs relatifs à l’absorption et au métabolisme cutané des pesticides étudiés n’ont pas pu tous être atteints. L’instabilité du captane a rendu nécessaire sa substitution par son principal produit de dégradation, le THPI, dont la distribution cutanée a pu être caractérisée avec des bilans massiques conformes aux recommandations internationales. Pour le dithianon, des études pilotes sur peau humaine viable et peau humaine reconstruite ont permis d’obtenir de premiers éléments concernant sa distribution, sa dégradation et son métabolisme. Ces résultats devront être approfondis. Là aussi, les approches analytiques développées constituent une base solide pour de futurs travaux. L’ensemble des résultats obtenus apporte des données fiables concernant les révélateurs de couleur étudiés et, dans une moindre mesure, pour le captane et le dithianon. Ils ont pour vocation de servir à une meilleure évaluation des risques associés par les toxicologues et les agences publiques.
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Human exposure to chemical contaminants can occur via oral, aerial, or dermal routes. Although the skin is the largest organ of the human body, its contribution to systemic exposure is often underestimated. However, many chemicals are able to cross the skin barrier and reach the systemic circulation, either as parent compounds or as metabolites. In many cases, data about the dermal absorption of xenobiotics is lacking or incomplete, therefore limiting our ability to characterize human exposure. Data on metabolism and/or degradation is even more difficult to obtain. This thesis was focused on representatives of two major classes of chemical substances for which the skin is a proven route of exposure for various occupational groups, as well as for consumers: colour developers used in thermal printing papers (BPA, BPS, PF201), and two fungicides widely used in arboriculture in France (captan, dithianon). The studies conducted during this thesis were mainly performed using viable human abdominal skin explants, a reference model for dermal absorption studies in humans. Radiolabelled compounds were applied to explants mounted in static Franz diffusion cells, allowing the assessment of their absorption following a complete mass-balance study, compliant with international guidelines (OECD n°428, 28, 156), and followed by the profiling of metabolites using radio-HPLC. Additional experimental systems were occasionally used to further investigate metabolic events in skin.
Regarding colour developers, a comprehensive comparison of dermal absorption was performed at identical doses of BPA, BPS, and PF201. The complete absorption profile of PF201 was assessed for the first time by determining its absorbed dose and dermal delivery. Absorption followed the order BPA > BPS ≈ PF201. Additional dose–response studies, combined with kinetic analyses, were conducted for PF201 to determine its skin permeation parameters precisely. A potential reservoir effect for this compound is strongly suggested by our results. Skin metabolism and degradation of PF201 were found to be very limited. However, the formation of a minor metabolite (hydroxy-PF201) was demonstrated for the first time. It may be relevant to further investigate the fate of PF201 using human hepatic in vitro models, since a combined dermal and oral exposure is anticipated. The analytical methods developed for PF201, an unstable compound under certain conditions, prevented its degradation, paving the way for its quantification in human and environmental samples, as well as future studies on hepatic metabolism. Due to technical difficulties, and despite the resources dedicated to the project, the objectives related to the dermal absorption and metabolism of the studied pesticides were only partially achieved. The degradation of captan led to its replacement by its main degradation product, THPI, whose dermal distribution was evaluated using mass-balance data, in compliance with international guidelines. For dithianon, pilot studies on both viable human skin and on a reconstructed full-thickness human skin model provided initial insights into its skin distribution, degradation, and metabolism. These preliminary results require further investigation. In this context, the newly developed analytical methods constitute a solid foundation for future work. Overall, the results derived from this work provide robust data for the studied colour developers and, to a lesser extent, for captan and dithianon. They are intended to support improved risk assessment by toxicologists and regulatory agencies. |