Toxicokinetic approach to assess the bioaccumulation of perfluoroalkyl substances in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss)
Approche toxicocinétique de la bioaccumulation des composés perfluoroalkyles chez la truite arc-en-ciel (Oncorhynchus mykiss)
Résumé
Poly- and per-fluorinated substances (PFAS), exclusively derived from anthropogenic activity, are nowadays widely used for industrial and domestic purposes. During their synthesis, PFAS are released in the atmosphere as well as in aquatic and terrestrial compartments. Environmental distribution studies are relatively recent and have shown the bioaccumulation of some PFAS in aquatic vertebrates. Physico-chemical properties of PFAS lead to a specific toxicokinetic (TK) profile. Although TK studies on these compounds are becoming more and more abundant, some mechanistic challenges still need to be solved for aquatic vertebrates, particularly for absorption, distribution and elimination processes. In order to improve this knowledge, a physiologically based toxicokinetic (PBTK) model has been developed to describe the fate of three PFAS belonging to the perfluoroalkyl family: perfluorooctane sulfonate (PFOS), perfluorohexane sulfonate (PFHxS) and perfluoronanoic acid (PFNA). This PBTK model was parametrized with rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) physiological parameters. Next, it was used to test several mechanistic hypotheses about PFAS bioaccumulation, useful for improving the risk assessment of these chemicals. Fish growth and water temperature are key factors in the TK for poikilotherms. So, they have been integrated in the model. Three experiments of dietary exposure to PFOS, PFHxS and PFNA at different temperatures (7°C, 11°C and 19°C) have been performed. They allowed (i) to measure concentrations in organs of interest and (ii) to calibrate and evaluate the model predictions
Les substances poly- et per-fluorées (PFAS), exclusivement d’origine anthropique, sont de nos jours largement utilisées dans diverses applications industrielles et domestiques. La synthèse des PFAS engendre leurs rejets dans l’environnement, où ces composés se retrouvent aussi bien dans l’atmosphère que dans les milieux terrestres et aquatiques. Les études de distribution environnementale, relativement récentes, ont montré la bioaccumulation de certains PFAS chez les vertébrés aquatiques. La toxicocinétique (TK) des PFAS est particulière en raison de leurs propriétés physico-chimiques. Même si les études de TK de ces composés sont de plus en plus nombreuses, quelques verrous mécanistiques restent encore à lever chez les vertébrés aquatiques, notamment concernant les processus d’absorption, de distribution et d’élimination. Dans l’optique d’améliorer ces connaissances, un modèle toxicocinétique à base physiologique (PBTK) a été développé pour décrire le devenir de trois PFAS appartenant à la famille des perfluoroalkyles : le perfluorooctane sulfonate (PFOS), le perfluorohexane sulfonate (PFHxS) et l’acide perfluorononanoïque (PFNA). Ce modèle PBTK s’appuie sur les paramètres physiologiques de la truite arc-en-ciel (Oncorhynchus mykiss) et a permis de tester plusieurs hypothèses mécanistiques de la bioaccumulation des PFAS, utile à l’évaluation du risque engendré par l’exposition à ces substances. La croissance et la température de l’eau, facteurs clés dans la TK des poïkilothermes, ont également été intégrées dans le modèle. Les trois expériences d’exposition aux PFOS, PFHxS et PFNA par voie alimentaire à différentes températures (7°C, 11°C et 19°C) réalisées au cours de cette thèse ont permis (i) de mesurer les concentrations dans les organes d’intérêt et (ii) de calibrer et évaluer les prédictions du modèle
Origine : Version validée par le jury (STAR)