Description du sujet de thèse

Le doctorant devra s’impliquer dans la conception des analogues de phtalates et leur synthèse (directement ou indirectement en fonction de ses compétences techniques). Il devra évaluer dans quelle mesure ces composés miment l’activité de perturbation endocrinienne des phtalates de référence correspondants (DBP, DEHP) dans des modèles reliés à une exposition aquatique (larves de poisson zèbre D. rerio et lignées cellulaires D. rerio). Il devra exploiter ces composés synthétiques pour étudier avec ces modèles l’influx, l’organotropisme, la bioaccumulation et le métabolisme de ces composés à de faibles concentrations représentatives des concentrations environnementales des phtalates.

Contexte de travail

Les esters de dérivés de l’acide phtalique (ou phtalates) sont présents dans une multitude de produits de consommation courante (plastiques de type PVC le plus souvent mais aussi solvants, peintures, colles, détergents, produits cosmétiques) et comptent parmi les composés perturbateurs endocriniens fréquemment pointés du doigt aussi bien en santé humaine que dans le domaine environnemental. La caractérisation du devenir des phtalates au sein des dispositifs expérimentaux et des organismes en termes de répartition et de métabolisation est nécessaire pour toute étude des impacts de ces composés sur les populations humaines et les écosystèmes. Plusieurs obstacles compliquent cependant la quantification des phtalates. D’abord, les méthodes sont peu sensibles avec des limites de quantification parfois proches, voire supérieures, aux concentrations environnementales. Plus encore, l’omniprésence des phtalates les plus courants dans le matériel de laboratoire complique d’autant cette tâche, avec des équipements analytiques et fluides utilisés qui sont eux-mêmes à l’origine d’une contamination des échantillons évalués. Pour pallier ces verrous expérimentaux, nous avons récemment initié une stratégie innovante et interdisciplinaire alliant la chémobiologie et l’(éco)toxicologie entre nos 2 laboratoires partenaires (Laboratoire Interdisciplinaire des Environnements Continentaux, UMR7360 et Laboratoire de Chémo-Biologie Synthétique et Thérapeutique, UMR 7199). Cette approche permettra de disposer d’une méthode simple, rapide, et sensible de quantification de phtalates modèles dans des modèles cellulaires et in vivo (poisson zèbre D. rerio plus particulièrement) et des matrices environnementales tout en permettant de les distinguer de ceux présents de manière ubiquitaire. Cet outil sera exploité pour caractériser la localisation et le devenir de phtalates (bioaccumulation, métabolisme, excrétion) à faibles concentrations reflétant de manière réaliste les expositions humaines et environnementales chroniques. Cette approche chémobiologique repose sur l’utilisation d’analogues synthétiques représentatifs de 2 phtalates communément détectés dans les milieux aquatiques anthropisés : di-n-butyl phtalate (DBP) et di-(2-éthylhexyl) phtalate (DEHP). Certains de analogues exploités seront de type « sondes de photoaffinité ».

Le projet de thèse vise à lever les verrous analytiques de détection et quantification des phtalates en exploitant une nouvelle approche chémobiologique de quantification qui fera appel à deux analogues du di-n-butyl phtalate (DBP) et du di-(2-éthylhexyl) phtalate (DEHP). Le DBP et le DEHP sont des composés perturbateurs endocriniens avérés et constituent les phtalates les plus utilisés et les plus abondants dans notre environnement quotidien et les milieux anthropisés, affectant ainsi à la fois la santé humaine et environnementale. Ces deux analogues, grâce à leur caractéristique structurale unique, pourront être distingués d’une part de tout autre phtalate susceptible d’être présent, qu’il s’agisse de ceux a priori ubiquitaires dans l’environnement et le biote, mais aussi a posteriori lors de l’utilisation de l’équipement analytique ce que les méthodes de dosage actuelles ne permettent pas. De plus, la modification structurale, bien que minime, permettra in fine d’améliorer considérablement les limites de détection et de quantification de ces composés en permettant un couplage sélectif à un chromophore fluorogène lors de l’étape finale de détection/quantification après l’étape d’exposition des organismes. Pour valider cette nouvelle méthodologie de quantification de phtalates à faibles concentrations et d’évaluer son applicabilité d’abord à des études in vivo en laboratoire avant de pouvoir être utilisée sur des matrices biologiques et/ou environnementales, nous proposons de répondre aux questions spécifiques suivantes :
1) Les analogues du DBP et DEHP peuvent-ils mimer les effets de perturbation endocrinienne de phtalates ? Leur métabolisme est-il est représentatif de celui du DBP et du DEHP ?
2) Après exposition d’embryons de poisson zèbre en présence de ces phtalates originaux à de faibles concentrations représentatives des concentrations d’expositions environnementales, ces derniers peuvent-il être quantifiés facilement en comparaison des méthodes existantes pour les phtalates ? Quel est le gain en termes de sensibilité de détection ? Quel est le mécanisme d’influx des phtalates à faibles concentrations contribuant à la phase absorption de la bioconcentration ? Quelles sont les caractéristiques d’un possible organotropisme, de la bioaccumulation et du métabolisme des phtalates dans ces conditions d’exposition ? Les informations ainsi obtenues peuvent-elles être exploitées notamment pour appréhender ces mêmes mécanismes chez l’homme ?

Contraintes et risques

Compétences attendues 

Le candidat devra posséder des connaissances et compétences expérimentales dans un ou autant que possible plusieurs des domaines suivants : écotoxicologie, toxicologie, biochimie et biologie moléculaire, synthèse organique, méthodes analytiques (plus particulièrement HPLC).
Il devra faire preuve d’aisance en communication, dans la présentation de ses résultats, la rédaction de rapport et d’articles scientifiques en anglais. Il devra être dynamique, capable d’initiative, scientifiquement curieux, ouvert à la collaboration, capable de travailler en équipe et rapidement autonome.
Conditions de travail :
L’expérimentation biologique s’effectuera au Laboratoire Interdisciplinaire des Environnements Continentaux (LIEC, UMR7360, site Bridoux, Metz, équipe Toxicologie de l’Environnement) sous la direction de Eric BATTAGLIA (professeur des universités) et la coresponsabilité de Bénédicte SOHM (ingénieure de recherche). Les synthèses organiques des analogues de phtalates de référence seront réalisées au sein du Laboratoire de Chémo-Biologie Synthétique et Thérapeutique (CBST, UMR 7199, Université de Strasbourg) sous la direction de Alexandre SPECHT (directeur de rechercher CNRS). Le caractère bidisciplinaire du projet alliant synthèse organique, caractérisations chimiques et biologiques des composés et expérimentations biologiques nécessitera des déplacements entre le LIEC et le CBST. Ces déplacements seront ajustés en fonction des compétences du candidat retenu mais une part prédominante de l’expérimentation s’effectuera sur le site de Metz (expérimentations biologiques). Les expositions embryo-larvaires (D. rerio) pourront conduire à des astreintes ponctuelles durant certains week-ends. Des déplacements dans le cadre de congrès sont à prévoir. Le doctorant sera rattaché à l’école doctorale SIRENA (http://doctorat.univ-lorraine.fr/fr/les-ecoles-doctorales/sirena/presentation) ce qui nécessitera le suivi de plusieurs modules de formation permettant la validation de crédits.
Des informations concernant les deux laboratoires sont accessibles à l’aide des liens ci-dessous :
https://liec.univ-lorraine.fr/.
https://cbst.unistra.fr/
Contexte d’exercice du poste :
Compte-tenu de la nature du projet, une interaction étroite aura lieu entre le doctorant et les responsables des pôles de compétences « Biologie environnementale » et « Chimie analytique environnementale » du LIEC. Le doctorant sera rattaché à l’équipe « Toxicologie de l’Environnement » (TEv). Des déplacements ponctuels sont à prévoir entre Metz et Nancy dans le cadre de la mise en application de méthodes analytiques (uHPLC). Le poste repose aussi sur des expérimentations en lien avec les synthèses des analogues au laboratoire CBST à Strasbourg.