Santé au travail : approche moléculaire pour évaluer le risque de l'exposition aux bioaérosols sur les lieux de travail

RESUME : Dans de nombreux environnements professionnels, des travailleurs sont exposés à des bioaérosols, que ce soit des bactéries, champignons, virus ou fragments de microorganismes. Ces bioaérosols peuvent être responsables de maladies infectieuses (p.ex. légionellose), ou de maladies non infectieuses (touchant principalement les voies respiratoires). Cependant, pour une majorité des bioaérosols, les relations entre une exposition à une certaine dose et les effets sur la santé humaine sont peu connues. Ce manque de connaissances étant dû principalement à une absence de méthodes adéquates permettant de quantifier cette exposition. La real-time quantitative PCR (Q-PCR) est un outil basé sur la quantification du DNA dont le potentiel de quantification des bioaérosols dans des environnements professionnels n'a pas été exploré. Le but de ce travail est de développer une méthode de Q-PCR permettant de quantifier des bioaérosols - en particulier des bactéries - et d'appliquer ces techniques pour des mesures préventives sur les lieux de travail. Dans ce travail, la Q-PCR a été appliquée à 1a quantification de pathogènes, de groupes taxonomiques spécifiques et de la charge bactérienne totale dans des environnements de travail, stations d'épuration et élevages industriels de volailles. Nous avons montré que la Q-PCR : 1) est capable de quantifier des pathogènes difficilement cultivables si ceux-ci sont présents en concentration importante, 2) a le potentiel pour être un outil performant dans l'étude des communautés bactériennes présentes dans l'air d'environnements professionnels, 3) est aussi performante que le comptage total des bactéries par DAPI pour quantifier 1a charge bactérienne totale et est donc une alternative prometteuse aux techniques culture-dépendantes. La Q-PCR pourrait être utilisée afin d'établir des relations doses-réponses pour la charge bactérienne ; soit dans des populations de travailleurs hautement exposés (p.ex. les éleveurs de volailles), soit en exposant des cellules à des concentrations de bioaérosols mesurées par Q-PCR. ABSTRACT : Many workers are exposed to bioaerosols such as bacteria, fungi, viruses or fragments of microorganisms. These bioaerosols can be responsible of infectious (e.g. legionellosis) or non infectious diseases (mainly respiratory symptoms). However, for a majority of them, the relationship between exposure and effects on human health is not clearly established. This is mainly due to the lack of valid quantitative assessment methods. Real-time quantitative PCR (Q-PCR) is a tool based on the quantification of DNA, of which the potential for the quantification of bioaerosols in work environments has not yet been explored. The aim of this work was to develop a Q-PCR method permitting to quantify bioaerosols -mainly bacteria and to apply those techniques in occupational environments. In this work, Q-PCR was applied to the quantification of pathogens, of specific taxonomic groups and of the total bacterial load in two different occupational settings, namely wastewater treatment plants and poultry houses. We showed that Q-PCR : 1) is capable of quantifying difficult to cultivate pathogens; when they are present at high concentrations, 2) has the potential to be a useful tool for studying bacterial communities in the air of work environments, 3) is as efficient as epifluorescence for the quantification of total bacterial load, and is a promising alternative to the culture-dependent methods. Q-PCR could be used to establish doses-responses relationships for bacterial load, either in populations of highly exposed workers such as poultry farmers, or by exposing cells to concentrations of bioaerosols quantified with Q-PCR.

A numeric model to simulate solar individual ultraviolet exposure.

Exposure to solar ultraviolet (UV) light is the main causative factor for skin cancer. UV exposure depends on environmental and individual factors. Individual exposure data remain scarce and development of alternative assessment methods is greatly needed. We developed a model simulating human exposure to solar UV. The model predicts the dose and distribution of UV exposure received on the basis of ground irradiation and morphological data. Standard 3D computer graphics techniques were adapted to develop a rendering engine that estimates the solar exposure of a virtual manikin depicted as a triangle mesh surface. The amount of solar energy received by each triangle was calculated, taking into account reflected, direct and diffuse radiation, and shading from other body parts. Dosimetric measurements (n = 54) were conducted in field conditions using a foam manikin as surrogate for an exposed individual. Dosimetric results were compared to the model predictions. The model predicted exposure to solar UV adequately. The symmetric mean absolute percentage error was 13%. Half of the predictions were within 17% range of the measurements. This model provides a tool to assess outdoor occupational and recreational UV exposures, without necessitating time-consuming individual dosimetry, with numerous potential uses in skin cancer prevention and research.

Pain, frailty and comorbidity on older men: the CHAMP study.

Intrusive pain is likely to have a serious impact on older people with limited ability to respond to additional stressors. Frailty is conceptualised as a functional and biological pattern of decline accumulating across multiple physiological systems, resulting in a decreased capacity to respond to additional stressors. We explored the relationship between intrusive pain, frailty and comorbid burden in 1705 community-dwelling men aged 70 or more who participated in the baseline phase of the CHAMP study, a large epidemiological study of healthy ageing based in Sydney, Australia. 9.4% of men in the study were frail (according to the commonly-used Cardiovascular Health Study frailty criteria).Using a combination of self-report and clinical measures, we found an association between frailty and intrusive pain that remained after accounting for demographic characteristics, number of comorbidities, self-reported depressed mood and arthritis (adjusted odds ratio 1.7 (95% confidence interval (CI) 1.1-2.7), p=0.0149). The finding that adjusting for depressed mood, but not a history of arthritis, attenuated the relationship between frailty and intrusive pain points to a key role for central mechanisms. Additionally, men with the highest overall health burden (frail plus high comorbid burden) were most likely to report intrusive pain (adjusted odds ratio 3.0 (95% CI 1.6-5.5), p=0.0004). These findings provide support for the concept that intrusive pain is an important challenge for older men with limited capacity to respond to additional physical stressors. To our knowledge, this is the first study to explore specifically the relationship between pain and frailty.

Transcranial Doppler for predicting delayed cerebral ischemia after subarachnoid hemorrhage.

OBJECTIVE: Transcranial Doppler (TCD) is widely used to monitor the temporal course of vasospasm after subarachnoid hemorrhage (SAH), but its ability to predict clinical deterioration or infarction from delayed cerebral ischemia (DCI) remains controversial. We sought to determine the prognostic utility of serial TCD examination after SAH. METHODS: We analyzed 1877 TCD examinations in 441 aneurysmal SAH patients within 14 days of onset. The highest mean blood flow velocity (mBFV) value in any vessel before DCI onset was recorded. DCI was defined as clinical deterioration or computed tomographic evidence of infarction caused by vasospasm, with adjudication by consensus of the study team. Logistic regression was used to calculate adjusted odds ratios for DCI risk after controlling for other risk factors. RESULTS: DCI occurred in 21% of patients (n = 92). Multivariate predictors of DCI included modified Fisher computed tomographic score (P = 0.001), poor clinical grade (P = 0.04), and female sex (P = 0.008). After controlling for these variables, all TCD mBFV thresholds between 120 and 180 cm/s added a modest degree of incremental predictive value for DCI at nearly all time points, with maximal sensitivity by SAH day 8. However, the sensitivity of any mBFV more than 120 cm/s for subsequent DCI was only 63%, with a positive predictive value of 22% among patients with Hunt and Hess grades I to III and 36% in patients with Hunt and Hess grades IV and V. Positive predictive value was only slightly higher if mBFV exceeded 180 cm/s. CONCLUSION: Increased TCD flow velocities imply only a mild incremental risk of DCI after SAH, with maximal sensitivity by day 8. Nearly 40% of patients with DCI never attained an mBFV more than 120 cm/s during the course of monitoring. Given the poor overall sensitivity of TCD, improved methods for identifying patients at high risk for DCI after SAH are needed.

Evaluation et prise en charge des risques de blessure des ischio-jambiers chez le sprinteur

La déchirure des ischio-jambiers est la blessure non-traumatique la plus fréquemment rencontrée dans les sports demandant une course à haute vitesse. Les ischio-jambiers sont particulièrement vulnérables lors de la fin de phase d'oscillation du sprint étant donné qu'ils se contractent excentriquement alors qu'ils sont en position d'allongement. Le renforcement excentrique a été montré comme étant une méthode efficace pour diminuer le risque de blessure. Cependant, les exercices classiquement utilisés comme le Nordic hamstring ne soumettent pas les ischio-jambiers à un niveau d'allongement spécifique au sprint. Dès lors, l'objectif de cette thèse était d'évaluer le fonctionnement des ischio-jambiers à différents niveaux d'allongement musculo- tendineux puis de transposer dans la pratique les résultats obtenus afin de concevoir des exercices plus spécifiques aux besoins des athlètes. Avant cela, une première partie avait pour but de proposer de nouvelles méthodes d'évaluation de terrain des ischio-jambiers. Les différents travaux réalisés pour cette thèse ont permis : 1) de proposer deux nouveaux outils de terrain pour l'évaluation de la flexibilité et de la force des ischio-jambiers ; 2) de montrer que le niveau d'allongement influence directement la force produite par les ischio-jambiers et de suggérer que ce niveau d'allongement semble être un stimulus au moins aussi déterminant que le mode de contraction musculaire pour générer des adaptations de l'architecture musculaire propices à la diminution du risque de blessure ; 3) de proposer des modalités spécifiques de renforcement des ischio-jambiers destinées aux sprinteurs dans une perspective de prévention des blessures et de montrer l'efficacité de ces recommandations sur l'amélioration d'un certain nombre de facteurs de risque de blessure. Finalement, ce travail a ouvert de nouvelles perspectives allant de la proposition d'exercices de renforcement de terrain au développement d'un système motorisé spécifique au sprint permettant le renforcement et l'évaluation de la force des ischio-jambiers en passant par différents projets de recherche. -- High-speed running sports accounts for the majority of hamstring strains. The terminal swing phase of the running cycle is believed to be the most hazardous as the hamstrings are undergoing an active lengthening contraction in a long muscle length position. Prevention-based strength training relies mainly on eccentric exercises. However, most hamstrings exercises like the Nordic hamstring are performed at an inadequately low hip-flexion angle. Thus, the objective of this thesis was to assess the hamstring function at different muscle lengths and depending on the obtained results to design strength exercises more specific to the athlete's need. Before that, a first part of this thesis aimed to develop new assessment methods of the hamstring on site. The different studies included in the present thesis allowed: 1) to propose two new methods to test the hamstring flexibility and strength on the field; 2) to show that the hamstring muscle length directly influences its level of strength, and to suggest that the training range of motion could be a dominant stimulus (as important than contraction type) for modifying the muscle architecture, which leads to a decrease in hamstring injury risk; 3) to define sprint specific parameters for prevention-based strength training, and to show the efficiency of these recommendations on the improvement of several injury risk factors for the hamstring. Finally, this thesis proposed new perspectives: 1) new strength exercises on site; 2) the development of a motorised device specific for the sprint which could be used to strength and to assess the hamstring; 3) several future research projects.

Preoperative nutritional screening by the specialist instead of the nutritional risk score might prevent excess nutrition: a multivariate analysis of nutritional risk factors.

BACKGROUND: The aim of the current study was to assess whether widely used nutritional parameters are correlated with the nutritional risk score (NRS-2002) to identify postoperative morbidity and to evaluate the role of nutritionists in nutritional assessment. METHODS: A randomized trial on preoperative nutritional interventions (NCT00512213) provided the study cohort of 152 patients at nutritional risk (NRS-2002 ≥3) with a comprehensive phenotyping including diverse nutritional parameters (n=17), elaborated by nutritional specialists, and potential demographic and surgical (n=5) confounders. Risk factors for overall, severe (Dindo-Clavien 3-5) and infectious complications were identified by univariate analysis; parameters with P<0.20 were then entered in a multiple logistic regression model. RESULTS: Final analysis included 140 patients with complete datasets. Of these, 61 patients (43.6%) were overweight, and 72 patients (51.4%) experienced at least one complication of any degree of severity. Univariate analysis identified a correlation between few (≤3) active co-morbidities (OR=4.94; 95% CI: 1.47-16.56, p=0.01) and overall complications. Patients screened as being malnourished by nutritional specialists presented less overall complications compared to the not malnourished (OR=0.47; 95% CI: 0.22-0.97, p=0.043). Severe postoperative complications occurred more often in patients with low lean body mass (OR=1.06; 95% CI: 1-1.12, p=0.028). Few (≤3) active co-morbidities (OR=8.8; 95% CI: 1.12-68.99, p=0.008) were related with postoperative infections. Patients screened as being malnourished by nutritional specialists presented less infectious complications (OR=0.28; 95% CI: 0.1-0.78), p=0.014) as compared to the not malnourished. Multivariate analysis identified few co-morbidities (OR=6.33; 95% CI: 1.75-22.84, p=0.005), low weight loss (OR=1.08; 95% CI: 1.02-1.14, p=0.006) and low hemoglobin concentration (OR=2.84; 95% CI: 1.22-6.59, p=0.021) as independent risk factors for overall postoperative complications. Compliance with nutritional supplements (OR=0.37; 95% CI: 0.14-0.97, p=0.041) and supplementation of malnourished patients as assessed by nutritional specialists (OR=0.24; 95% CI: 0.08-0.69, p=0.009) were independently associated with decreased infectious complications. CONCLUSIONS: Nutritional support based upon NRS-2002 screening might result in overnutrition, with potentially deleterious clinical consequences. We emphasize the importance of detailed assessment of the nutritional status by a dedicated specialist before deciding on early nutritional intervention for patients with an initial NRS-2002 score of ≥3.

Do standard burn mortality formulae work on a population of severely burned children and adults?

Accurate prediction of mortality following burns is useful as an audit tool, and for providing treatment plan and resource allocation criteria. Common burn formulae (Ryan Score, Abbreviated Burn Severity Index (ABSI), classic and revised Baux) have not been compared with the standard Acute Physiology and Chronic Health Evaluation II (APACHEII) or re-validated in a severely (≥20% total burn surface area) burned population. Furthermore, the revised Baux (R-Baux) has been externally validated thoroughly only once and the pediatric Baux (P-Baux) has yet to be. Using 522 severely burned patients, we show that burn formulae (ABSI, Baux, revised Baux) outperform APACHEII among adults (AUROC increase p<0.001 adults; p>0.5 children). The Ryan Score performs well especially among the most at-risk populations (estimated mortality [90% CI] original versus current study: 33% [26-41%] versus 30.18% [24.25-36.86%] for Ryan Score 2; 87% [78-93%] versus 66.48% [51.31-78.87%] for Ryan Score 3). The R-Baux shows accurate discrimination (AUROC 0.908 [0.869-0.947]) and is well-calibrated. However, the ABSI and P-Baux, although showing high measures of discrimination (AUROC 0.826 [0.737-0.916] and 0.848 [0.758-0.938]) in children), exceedingly overestimates mortality, indicating poor calibration. We highlight challenges in designing and employing scores that are applicable to a wide range of populations.

Image quality in CT: From physical measurements to model observers.

Evaluation of image quality (IQ) in Computed Tomography (CT) is important to ensure that diagnostic questions are correctly answered, whilst keeping radiation dose to the patient as low as is reasonably possible. The assessment of individual aspects of IQ is already a key component of routine quality control of medical x-ray devices. These values together with standard dose indicators can be used to give rise to 'figures of merit' (FOM) to characterise the dose efficiency of the CT scanners operating in certain modes. The demand for clinically relevant IQ characterisation has naturally increased with the development of CT technology (detectors efficiency, image reconstruction and processing), resulting in the adaptation and evolution of assessment methods. The purpose of this review is to present the spectrum of various methods that have been used to characterise image quality in CT: from objective measurements of physical parameters to clinically task-based approaches (i.e. model observer (MO) approach) including pure human observer approach. When combined together with a dose indicator, a generalised dose efficiency index can be explored in a framework of system and patient dose optimisation. We will focus on the IQ methodologies that are required for dealing with standard reconstruction, but also for iterative reconstruction algorithms. With this concept the previously used FOM will be presented with a proposal to update them in order to make them relevant and up to date with technological progress. The MO that objectively assesses IQ for clinically relevant tasks represents the most promising method in terms of radiologist sensitivity performance and therefore of most relevance in the clinical environment.

Intervals between response choices on a single-item measure of quality of life.

BACKGROUND: A single overall rating of quality of life (QoL) is a sensitive method that is often used in population surveys. However, the exact meaning of response choices is unclear. In particular, uneven spacing may affect the way QoL ratings should be analyzed and interpreted. This study aimed to determine the intervals between response choices to a single-item QoL assessment. METHODS: A secondary analysis was conducted on data from the Lc65+ cohort study and two additional, population-based, stratified random samples of older people (N = 5,300). Overall QoL was rated as excellent, very good, good, fair or poor. A QoL score (range 0-100) was derived from participants' answers to a 28-item QoL assessment tool. A transformed QoL score ranging from 1 (poor) to 5 (excellent) was calculated. The same procedure was repeated to compute seven domain-specific QoL subscores (Feeling of safety; Health and mobility; Autonomy; Close entourage; Material resources; Esteem and recognition; Social and cultural life). RESULTS: Mean (95 % confidence intervals) QoL scores were 96.23 (95.81-96.65) for excellent, 93.09 (92.74-93.45) for very good, 81.45 (80.63-82.27) for good, 65.44 (62.67-68.20) for fair and 54.52 (45.31-63.73) for poor overall QoL, corresponding to transformed QoL scores of respectively 5.00, 4.70, 3.58, 2.05, and 1.00. Ordinality of the categories excellent to poor was preserved in all seven QoL subscores. CONCLUSIONS: The excellent-to-poor rating scale provides an ordinal measure of overall QoL. The intervals between response choices are unequal, but an interval scale can be obtained after adequate recoding of excellent, very good, good, fair and poor.

Assessment of transcript reconstruction methods for RNA-seq.

We evaluated 25 protocol variants of 14 independent computational methods for exon identification, transcript reconstruction and expression-level quantification from RNA-seq data. Our results show that most algorithms are able to identify discrete transcript components with high success rates but that assembly of complete isoform structures poses a major challenge even when all constituent elements are identified. Expression-level estimates also varied widely across methods, even when based on similar transcript models. Consequently, the complexity of higher eukaryotic genomes imposes severe limitations on transcript recall and splice product discrimination that are likely to remain limiting factors for the analysis of current-generation RNA-seq data.

Application of real-time PCR for total airborne bacterial assessment : comparison with epifluorescence microscopy and culture-dependent methods

Traditional culture-dependent methods to quantify and identify airborne microorganisms are limited by factors such as short-duration sampling times and inability to count nonculturableor non-viable bacteria. Consequently, the quantitative assessment of bioaerosols is often underestimated. Use of the real-time quantitative polymerase chain reaction (Q-PCR) to quantify bacteria in environmental samples presents an alternative method, which should overcome this problem. The aim of this study was to evaluate the performance of a real-time Q-PCR assay as a simple and reliable way to quantify the airborne bacterial load within poultry houses and sewage treatment plants, in comparison with epifluorescencemicroscopy and culture-dependent methods. The estimates of bacterial load that we obtained from real-time PCR and epifluorescence methods, are comparable, however, our analysis of sewage treatment plants indicate these methods give values 270-290 fold greater than those obtained by the ''impaction on nutrient agar'' method. The culture-dependent method of air impaction on nutrient agar was also inadequate in poultry houses, as was the impinger-culture method, which gave a bacterial load estimate 32-fold lower than obtained by Q-PCR. Real-time quantitative PCR thus proves to be a reliable, discerning, and simple method that could be used to estimate airborne bacterial load in a broad variety of other environments expected to carry high numbers of airborne bacteria. [Authors]

Comparison of the interobserver variability of 2 different methods of dietary assessment in a geriatric ward: a pilot study.

BACKGROUND: Protein-energy malnutrition is highly prevalent in aged populations. Associated clinical, economic, and social burden is important. A valid screening method that would be robust and precise, but also easy, simple, and rapid to apply, is essential for adequate therapeutic management. OBJECTIVES: To compare the interobserver variability of 2 methods measuring food intake: semiquantitative visual estimations made by nurses versus calorie measurements performed by dieticians on the basis of standardized color digital photographs of servings before and after consumption. DESIGN: Observational monocentric pilot study. SETTING/PARTICIPANTS: A geriatric ward. The meals were randomly chosen from the meal tray. The choice was anonymous with respect to the patients who consumed them. MEASUREMENTS: The test method consisted of the estimation of calorie consumption by dieticians on the basis of standardized color digital photographs of servings before and after consumption. The reference method was based on direct visual estimations of the meals by nurses. Food intake was expressed in the form of a percentage of the serving consumed and calorie intake was then calculated by a dietician based on these percentages. The methods were applied with no previous training of the observers. Analysis of variance was performed to compare their interobserver variability. RESULTS: Of 15 meals consumed and initially examined, 6 were assessed with each method. Servings not consumed at all (0% consumption) or entirely consumed by the patient (100% consumption) were not included in the analysis so as to avoid systematic error. The digital photography method showed higher interobserver variability in calorie intake estimations. The difference between the compared methods was statistically significant (P < .03). CONCLUSIONS: Calorie intake measures for geriatric patients are more concordant when estimated in a semiquantitative way. Digital photography for food intake estimation without previous specific training of dieticians should not be considered as a reference method in geriatric settings, as it shows no advantages in terms of interobserver variability.

Workgroup report: incorporating in vitro alternative methods for developmental neurotoxicity into international hazard and risk assessment strategies.

This is the report of the first workshop on Incorporating In Vitro Alternative Methods for Developmental Neurotoxicity (DNT) Testing into International Hazard and Risk Assessment Strategies, held in Ispra, Italy, on 19-21 April 2005. The workshop was hosted by the European Centre for the Validation of Alternative Methods (ECVAM) and jointly organized by ECVAM, the European Chemical Industry Council, and the Johns Hopkins University Center for Alternatives to Animal Testing. The primary aim of the workshop was to identify and catalog potential methods that could be used to assess how data from in vitro alternative methods could help to predict and identify DNT hazards. Working groups focused on two different aspects: a) details on the science available in the field of DNT, including discussions on the models available to capture the critical DNT mechanisms and processes, and b) policy and strategy aspects to assess the integration of alternative methods in a regulatory framework. This report summarizes these discussions and details the recommendations and priorities for future work.

A review of methods for assessment of coronary microvascular disease in both clinical and experimental settings.

Obstructive disease of the large coronary arteries is the prominent cause for angina pectoris. However, angina may also occur in the absence of significant coronary atherosclerosis or coronary artery spasm, especially in women. Myocardial ischaemia in these patients is often associated with abnormalities of the coronary microcirculation and may thus represent a manifestation of coronary microvascular disease (CMD). Elucidation of the role of the microvasculature in the genesis of myocardial ischaemia and cardiac damage-in the presence or absence of obstructive coronary atherosclerosis-will certainly result in more rational diagnostic and therapeutic interventions for patients with ischaemic heart disease. Specifically targeted research based on improved assessment modalities is needed to improve the diagnosis of CMD and to translate current molecular, cellular, and physiological knowledge into new therapeutic options.

Reliability of methods used for the risk assessment of mixture of micropollutants in aquatic enviromments : from theoretical concepts to field observations

Ces dernières années, de nombreuses recherches ont mis en évidence les effets toxiques des micropolluants organiques pour les espèces de nos lacs et rivières. Cependant, la plupart de ces études se sont focalisées sur la toxicité des substances individuelles, alors que les organismes sont exposés tous les jours à des milliers de substances en mélange. Or les effets de ces cocktails ne sont pas négligeables. Cette thèse de doctorat s'est ainsi intéressée aux modèles permettant de prédire le risque environnemental de ces cocktails pour le milieu aquatique. Le principal objectif a été d'évaluer le risque écologique des mélanges de substances chimiques mesurées dans le Léman, mais aussi d'apporter un regard critique sur les méthodologies utilisées afin de proposer certaines adaptations pour une meilleure estimation du risque. Dans la première partie de ce travail, le risque des mélanges de pesticides et médicaments pour le Rhône et pour le Léman a été établi en utilisant des approches envisagées notamment dans la législation européenne. Il s'agit d'approches de « screening », c'est-à-dire permettant une évaluation générale du risque des mélanges. Une telle approche permet de mettre en évidence les substances les plus problématiques, c'est-à-dire contribuant le plus à la toxicité du mélange. Dans notre cas, il s'agit essentiellement de 4 pesticides. L'étude met également en évidence que toutes les substances, même en trace infime, contribuent à l'effet du mélange. Cette constatation a des implications en terme de gestion de l'environnement. En effet, ceci implique qu'il faut réduire toutes les sources de polluants, et pas seulement les plus problématiques. Mais l'approche proposée présente également un biais important au niveau conceptuel, ce qui rend son utilisation discutable, en dehors d'un screening, et nécessiterait une adaptation au niveau des facteurs de sécurité employés. Dans une deuxième partie, l'étude s'est portée sur l'utilisation des modèles de mélanges dans le calcul de risque environnemental. En effet, les modèles de mélanges ont été développés et validés espèce par espèce, et non pour une évaluation sur l'écosystème en entier. Leur utilisation devrait donc passer par un calcul par espèce, ce qui est rarement fait dû au manque de données écotoxicologiques à disposition. Le but a été donc de comparer, avec des valeurs générées aléatoirement, le calcul de risque effectué selon une méthode rigoureuse, espèce par espèce, avec celui effectué classiquement où les modèles sont appliqués sur l'ensemble de la communauté sans tenir compte des variations inter-espèces. Les résultats sont dans la majorité des cas similaires, ce qui valide l'approche utilisée traditionnellement. En revanche, ce travail a permis de déterminer certains cas où l'application classique peut conduire à une sous- ou sur-estimation du risque. Enfin, une dernière partie de cette thèse s'est intéressée à l'influence que les cocktails de micropolluants ont pu avoir sur les communautés in situ. Pour ce faire, une approche en deux temps a été adoptée. Tout d'abord la toxicité de quatorze herbicides détectés dans le Léman a été déterminée. Sur la période étudiée, de 2004 à 2009, cette toxicité due aux herbicides a diminué, passant de 4% d'espèces affectées à moins de 1%. Ensuite, la question était de savoir si cette diminution de toxicité avait un impact sur le développement de certaines espèces au sein de la communauté des algues. Pour ce faire, l'utilisation statistique a permis d'isoler d'autres facteurs pouvant avoir une influence sur la flore, comme la température de l'eau ou la présence de phosphates, et ainsi de constater quelles espèces se sont révélées avoir été influencées, positivement ou négativement, par la diminution de la toxicité dans le lac au fil du temps. Fait intéressant, une partie d'entre-elles avait déjà montré des comportements similaires dans des études en mésocosmes. En conclusion, ce travail montre qu'il existe des modèles robustes pour prédire le risque des mélanges de micropolluants sur les espèces aquatiques, et qu'ils peuvent être utilisés pour expliquer le rôle des substances dans le fonctionnement des écosystèmes. Toutefois, ces modèles ont bien sûr des limites et des hypothèses sous-jacentes qu'il est important de considérer lors de leur application. - Depuis plusieurs années, les risques que posent les micropolluants organiques pour le milieu aquatique préoccupent grandement les scientifiques ainsi que notre société. En effet, de nombreuses recherches ont mis en évidence les effets toxiques que peuvent avoir ces substances chimiques sur les espèces de nos lacs et rivières, quand elles se retrouvent exposées à des concentrations aiguës ou chroniques. Cependant, la plupart de ces études se sont focalisées sur la toxicité des substances individuelles, c'est à dire considérées séparément. Actuellement, il en est de même dans les procédures de régulation européennes, concernant la partie évaluation du risque pour l'environnement d'une substance. Or, les organismes sont exposés tous les jours à des milliers de substances en mélange, et les effets de ces "cocktails" ne sont pas négligeables. L'évaluation du risque écologique que pose ces mélanges de substances doit donc être abordé par de la manière la plus appropriée et la plus fiable possible. Dans la première partie de cette thèse, nous nous sommes intéressés aux méthodes actuellement envisagées à être intégrées dans les législations européennes pour l'évaluation du risque des mélanges pour le milieu aquatique. Ces méthodes sont basées sur le modèle d'addition des concentrations, avec l'utilisation des valeurs de concentrations des substances estimées sans effet dans le milieu (PNEC), ou à partir des valeurs des concentrations d'effet (CE50) sur certaines espèces d'un niveau trophique avec la prise en compte de facteurs de sécurité. Nous avons appliqué ces méthodes à deux cas spécifiques, le lac Léman et le Rhône situés en Suisse, et discuté les résultats de ces applications. Ces premières étapes d'évaluation ont montré que le risque des mélanges pour ces cas d'étude atteint rapidement une valeur au dessus d'un seuil critique. Cette valeur atteinte est généralement due à deux ou trois substances principales. Les procédures proposées permettent donc d'identifier les substances les plus problématiques pour lesquelles des mesures de gestion, telles que la réduction de leur entrée dans le milieu aquatique, devraient être envisagées. Cependant, nous avons également constaté que le niveau de risque associé à ces mélanges de substances n'est pas négligeable, même sans tenir compte de ces substances principales. En effet, l'accumulation des substances, même en traces infimes, atteint un seuil critique, ce qui devient plus difficile en terme de gestion du risque. En outre, nous avons souligné un manque de fiabilité dans ces procédures, qui peuvent conduire à des résultats contradictoires en terme de risque. Ceci est lié à l'incompatibilité des facteurs de sécurité utilisés dans les différentes méthodes. Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons étudié la fiabilité de méthodes plus avancées dans la prédiction de l'effet des mélanges pour les communautés évoluant dans le système aquatique. Ces méthodes reposent sur le modèle d'addition des concentrations (CA) ou d'addition des réponses (RA) appliqués sur les courbes de distribution de la sensibilité des espèces (SSD) aux substances. En effet, les modèles de mélanges ont été développés et validés pour être appliqués espèce par espèce, et non pas sur plusieurs espèces agrégées simultanément dans les courbes SSD. Nous avons ainsi proposé une procédure plus rigoureuse, pour l'évaluation du risque d'un mélange, qui serait d'appliquer d'abord les modèles CA ou RA à chaque espèce séparément, et, dans une deuxième étape, combiner les résultats afin d'établir une courbe SSD du mélange. Malheureusement, cette méthode n'est pas applicable dans la plupart des cas, car elle nécessite trop de données généralement indisponibles. Par conséquent, nous avons comparé, avec des valeurs générées aléatoirement, le calcul de risque effectué selon cette méthode plus rigoureuse, avec celle effectuée traditionnellement, afin de caractériser la robustesse de cette approche qui consiste à appliquer les modèles de mélange sur les courbes SSD. Nos résultats ont montré que l'utilisation de CA directement sur les SSDs peut conduire à une sous-estimation de la concentration du mélange affectant 5 % ou 50% des espèces, en particulier lorsque les substances présentent un grand écart- type dans leur distribution de la sensibilité des espèces. L'application du modèle RA peut quant à lui conduire à une sur- ou sous-estimations, principalement en fonction de la pente des courbes dose- réponse de chaque espèce composant les SSDs. La sous-estimation avec RA devient potentiellement importante lorsque le rapport entre la EC50 et la EC10 de la courbe dose-réponse des espèces est plus petit que 100. Toutefois, la plupart des substances, selon des cas réels, présentent des données d' écotoxicité qui font que le risque du mélange calculé par la méthode des modèles appliqués directement sur les SSDs reste cohérent et surestimerait plutôt légèrement le risque. Ces résultats valident ainsi l'approche utilisée traditionnellement. Néanmoins, il faut garder à l'esprit cette source d'erreur lorsqu'on procède à une évaluation du risque d'un mélange avec cette méthode traditionnelle, en particulier quand les SSD présentent une distribution des données en dehors des limites déterminées dans cette étude. Enfin, dans la dernière partie de cette thèse, nous avons confronté des prédictions de l'effet de mélange avec des changements biologiques observés dans l'environnement. Dans cette étude, nous avons utilisé des données venant d'un suivi à long terme d'un grand lac européen, le lac Léman, ce qui offrait la possibilité d'évaluer dans quelle mesure la prédiction de la toxicité des mélanges d'herbicide expliquait les changements dans la composition de la communauté phytoplanctonique. Ceci à côté d'autres paramètres classiques de limnologie tels que les nutriments. Pour atteindre cet objectif, nous avons déterminé la toxicité des mélanges sur plusieurs années de 14 herbicides régulièrement détectés dans le lac, en utilisant les modèles CA et RA avec les courbes de distribution de la sensibilité des espèces. Un gradient temporel de toxicité décroissant a pu être constaté de 2004 à 2009. Une analyse de redondance et de redondance partielle, a montré que ce gradient explique une partie significative de la variation de la composition de la communauté phytoplanctonique, même après avoir enlevé l'effet de toutes les autres co-variables. De plus, certaines espèces révélées pour avoir été influencées, positivement ou négativement, par la diminution de la toxicité dans le lac au fil du temps, ont montré des comportements similaires dans des études en mésocosmes. On peut en conclure que la toxicité du mélange herbicide est l'un des paramètres clés pour expliquer les changements de phytoplancton dans le lac Léman. En conclusion, il existe diverses méthodes pour prédire le risque des mélanges de micropolluants sur les espèces aquatiques et celui-ci peut jouer un rôle dans le fonctionnement des écosystèmes. Toutefois, ces modèles ont bien sûr des limites et des hypothèses sous-jacentes qu'il est important de considérer lors de leur application, avant d'utiliser leurs résultats pour la gestion des risques environnementaux. - For several years now, the scientists as well as the society is concerned by the aquatic risk organic micropollutants may pose. Indeed, several researches have shown the toxic effects these substances may induce on organisms living in our lakes or rivers, especially when they are exposed to acute or chronic concentrations. However, most of the studies focused on the toxicity of single compounds, i.e. considered individually. The same also goes in the current European regulations concerning the risk assessment procedures for the environment of these substances. But aquatic organisms are typically exposed every day simultaneously to thousands of organic compounds. The toxic effects resulting of these "cocktails" cannot be neglected. The ecological risk assessment of mixtures of such compounds has therefore to be addressed by scientists in the most reliable and appropriate way. In the first part of this thesis, the procedures currently envisioned for the aquatic mixture risk assessment in European legislations are described. These methodologies are based on the mixture model of concentration addition and the use of the predicted no effect concentrations (PNEC) or effect concentrations (EC50) with assessment factors. These principal approaches were applied to two specific case studies, Lake Geneva and the River Rhône in Switzerland, including a discussion of the outcomes of such applications. These first level assessments showed that the mixture risks for these studied cases exceeded rapidly the critical value. This exceeding is generally due to two or three main substances. The proposed procedures allow therefore the identification of the most problematic substances for which management measures, such as a reduction of the entrance to the aquatic environment, should be envisioned. However, it was also showed that the risk levels associated with mixtures of compounds are not negligible, even without considering these main substances. Indeed, it is the sum of the substances that is problematic, which is more challenging in term of risk management. Moreover, a lack of reliability in the procedures was highlighted, which can lead to contradictory results in terms of risk. This result is linked to the inconsistency in the assessment factors applied in the different methods. In the second part of the thesis, the reliability of the more advanced procedures to predict the mixture effect to communities in the aquatic system were investigated. These established methodologies combine the model of concentration addition (CA) or response addition (RA) with species sensitivity distribution curves (SSD). Indeed, the mixture effect predictions were shown to be consistent only when the mixture models are applied on a single species, and not on several species simultaneously aggregated to SSDs. Hence, A more stringent procedure for mixture risk assessment is proposed, that would be to apply first the CA or RA models to each species separately and, in a second step, to combine the results to build an SSD for a mixture. Unfortunately, this methodology is not applicable in most cases, because it requires large data sets usually not available. Therefore, the differences between the two methodologies were studied with datasets created artificially to characterize the robustness of the traditional approach applying models on species sensitivity distribution. The results showed that the use of CA on SSD directly might lead to underestimations of the mixture concentration affecting 5% or 50% of species, especially when substances present a large standard deviation of the distribution from the sensitivity of the species. The application of RA can lead to over- or underestimates, depending mainly on the slope of the dose-response curves of the individual species. The potential underestimation with RA becomes important when the ratio between the EC50 and the EC10 for the dose-response curve of the species composing the SSD are smaller than 100. However, considering common real cases of ecotoxicity data for substances, the mixture risk calculated by the methodology applying mixture models directly on SSDs remains consistent and would rather slightly overestimate the risk. These results can be used as a theoretical validation of the currently applied methodology. Nevertheless, when assessing the risk of mixtures, one has to keep in mind this source of error with this classical methodology, especially when SSDs present a distribution of the data outside the range determined in this study Finally, in the last part of this thesis, we confronted the mixture effect predictions with biological changes observed in the environment. In this study, long-term monitoring of a European great lake, Lake Geneva, provides the opportunity to assess to what extent the predicted toxicity of herbicide mixtures explains the changes in the composition of the phytoplankton community next to other classical limnology parameters such as nutrients. To reach this goal, the gradient of the mixture toxicity of 14 herbicides regularly detected in the lake was calculated, using concentration addition and response addition models. A decreasing temporal gradient of toxicity was observed from 2004 to 2009. Redundancy analysis and partial redundancy analysis showed that this gradient explains a significant portion of the variation in phytoplankton community composition, even when having removed the effect of all other co-variables. Moreover, some species that were revealed to be influenced positively or negatively, by the decrease of toxicity in the lake over time, showed similar behaviors in mesocosms studies. It could be concluded that the herbicide mixture toxicity is one of the key parameters to explain phytoplankton changes in Lake Geneva. To conclude, different methods exist to predict the risk of mixture in the ecosystems. But their reliability varies depending on the underlying hypotheses. One should therefore carefully consider these hypotheses, as well as the limits of the approaches, before using the results for environmental risk management