Développement d’outils utilisant la surveillance biologique pour évaluer l’exposition et les risques pour la santé : application au méthylmercure et au sélénium

Dans une perspective d’analyse des risques pour la santé publique, l’estimation de l’exposition revêt une importance capitale. Parmi les approches existantes d’estimation de l’exposition, l’utilisation d’outils, tels que des questionnaires alimentaires, la modélisation toxicocinétique ou les reconstructions de doses, en complément de la surveillance biologique, permet de raffiner les estimations, et ainsi, de mieux caractériser les risques pour la santé. Ces différents outils et approches ont été développés et appliqués à deux substances d’intérêt, le méthylmercure et le sélénium en raison des effets toxiques bien connus du méthylmercure, de l’interaction entre le méthylmercure et le sélénium réduisant potentiellement ces effets toxiques, et de l’existence de sources communes via la consommation de poisson. Ainsi, l’objectif général de cette thèse consistait à produire des données cinétiques et comparatives manquantes pour la validation et l’interprétation d’approches et d’outils d’évaluation de l’exposition au méthylmercure et au sélénium. Pour ce faire, l’influence du choix de la méthode d’évaluation de l’exposition au méthylmercure a été déterminée en comparant les apports quotidiens et les risques pour la santé estimés par différentes approches (évaluation directe de l’exposition par la surveillance biologique combinée à la modélisation toxicocinétique ou évaluation indirecte par questionnaire alimentaire). D’importantes différences entre ces deux approches ont été observées : les apports quotidiens de méthylmercure estimés par questionnaires sont en moyenne six fois plus élevés que ceux estimés à l’aide de surveillance biologique et modélisation. Ces deux méthodes conduisent à une appréciation des risques pour la santé divergente puisqu’avec l’approche indirecte, les doses quotidiennes estimées de méthylmercure dépassent les normes de Santé Canada pour 21 des 23 volontaires, alors qu’avec l’approche directe, seulement 2 des 23 volontaires sont susceptibles de dépasser les normes. Ces différences pourraient être dues, entre autres, à des biais de mémoire et de désirabilité lors de la complétion des questionnaires. En outre, l’étude de la distribution du sélénium dans différentes matrices biologiques suite à une exposition non alimentaire (shampoing à forte teneur en sélénium) visait, d’une part, à étudier la cinétique du sélénium provenant de cette source d’exposition et, d’autre part, à évaluer la contribution de cette source à la charge corporelle totale. Un suivi des concentrations biologiques (sang, urine, cheveux et ongles) pendant une période de 18 mois chez des volontaires exposés à une source non alimentaire de sélénium a contribué à mieux expliciter les mécanismes de transfert du sélénium du site d’absorption vers le sang (concomitance des voies régulées et non régulées). Ceci a permis de montrer que, contrairement au méthylmercure, l’utilisation des cheveux comme biomarqueur peut mener à une surestimation importante de la charge corporelle réelle en sélénium en cas de non contrôle de facteurs confondants tels que l’utilisation de shampoing contenant du sélénium. Finalement, une analyse exhaustive des données de surveillance biologique du sélénium issues de 75 études publiées dans la littérature a permis de mieux comprendre la cinétique globale du sélénium dans l’organisme humain. En particulier, elle a permis le développement d’un outil reliant les apports quotidiens et les concentrations biologiques de sélénium dans les différentes matrices à l’aide d’algorithmes mathématiques. Conséquemment, à l’aide de ces données cinétiques exprimées par un système d’équations logarithmiques et de leur représentation graphique, il est possible d’estimer les apports quotidiens chez un individu à partir de divers prélèvements biologiques, et ainsi, de faciliter la comparaison d’études de surveillance biologique du sélénium utilisant des biomarqueurs différents. L’ensemble de ces résultats de recherche montre que la méthode choisie pour évaluer l’exposition a un impact important sur les estimations des risques associés. De plus, les recherches menées ont permis de mettre en évidence que le sélénium non alimentaire ne contribue pas de façon significative à la charge corporelle totale, mais constitue un facteur de confusion pour l’estimation de la charge corporelle réelle en sélénium. Finalement, la détermination des équations et des coefficients reliant les concentrations de sélénium entre différentes matrices biologiques, à l’aide d’une vaste base de données cinétiques, concourt à mieux interpréter les résultats de surveillance biologique.

Modélisation toxicocinétique du benzo(a)pyrène et 3-hydroxybenzo(a)pyrène pour l’interprétation des données de surveillance biologique de l’exposition chez les travailleurs

De nombreux travailleurs sont exposés aux hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP). Le benzo(a)pyrène (BaP) fait partie de ce groupe de polluants. Cette substance a été classée cancérogène reconnu chez l’humain. Pour évaluer l'exposition aux HAP cancérogènes, plusieurs chercheurs ont proposé d’utiliser la mesure du 3-hydroxybenzo(a)pyrène (3-OHBaP) dans l’urine des travailleurs exposés. Dans le cadre du présent projet, deux approches de modélisation ont été développées et appliquées pour permettre une meilleure compréhension de la toxicocinétique du BaP et son biomarqueur d’intérêt actuel, le 3-OHBaP, et pour aider à interpréter les résultats de surveillance biologique. Un modèle toxicocinétique à plusieurs compartiments a été développé sur la base des données préalablement obtenues sur le rat par notre groupe. Selon le modèle, le BaP injecté par voie intraveineuse est rapidement distribué du sang vers les tissus (t½ ≈ 4 h), avec une affinité particulière pour les poumons et les composantes lipidiques des tissus. Le BaP est ensuite distribué vers la peau et le foie. Au foie, le BaP est promptement métabolisé et le 3-OHBaP est formé avec une demi-vie de ≈ 3 h. Le métabolisme pulmonaire du BaP a également été pris en compte, mais sa contribution à la cinétique globale du BaP a été jugée négligeable. Une fois formé, le 3-OHBaP est distribué vers les différents organes presque aussi rapidement que la molécule mère (t½ ≈ 2 h). Le profil temporel du 3-OHBaP dans le rein montre une accumulation transitoire en raison de la différence observée entre le taux d’entrée (t½ = 28 min) et le taux de sortie (t½ = 4,5 h). La clairance totale de 3-OHBaP du corps est principalement gouvernée par le taux de transfert de la bile vers le tractus gastro-intestinal (t½ ≈ 4 h). Le modèle toxicocinétique à plusieurs compartiments a réussi à simuler un ensemble indépendant de profils urinaires publiés sur le 3-OHBaP. Ce modèle toxicocinétique à compartiments s'est avéré utile pour la determination des facteurs biologiques déterminants de la cinétique du BaP et du 3-OHBaP. Par la suite, un modèle pharmacocinétique à base physiologique (PCBP) reproduisant le devenir du BaP et du 3-OHBaP chez le rat a été construit. Les organes (ou tissus) représentés comme des compartiments ont été choisis en fonction de données expérimentales obtenues in vivo chez le rat. Les coefficients de partition, les coefficients de perméabilité, les taux de métabolisation, les paramètres d'excrétion, les fractions absorbées et les taux d'absorption pour différentes voies d’exposition ont été obtenus directement à partir des profils sanguins, tissulaires, urinaires et fécaux du BaP et du 3-OHBaP. Les valeurs de ces derniers paramètres ont été calculées par des procédures Monte-Carlo. Des analyses de sensibilité ont ensuite été réalisées pour s’assurer de la stabilité du modèle et pour établir les paramètres les plus sensibles de la cinétique globale. Cette modélisation a permis d’identifier les facteurs déterminants de la cinétique: 1) la sensibilité élevée des paramètres de la métabolisation hépatique du BaP et du 3-OHBaP ainsi que du taux d'élimination; 2) la forte distribution du BaP dans les poumons par rapport à d'autres tissus; 3) la distribution considérable du BaP dans les tissus adipeux et le foie; 4) la forte distribution du 3-OHBaP dans les reins; 5) le transfert limité du BaP par la diffusion tissulaire dans les poumons; 6) le transfert limité du 3-OHBaP par la diffusion tissulaire dans les poumons, les tissus adipeux et les reins; 7) la recirculation entéro-hépatique significative du 3-OHBaP. Suite à des analyses de qualité des ajustements des équations du modèle aux données observées, les probabilités que les simulations reproduisent les données expérimentales par pur hasard se sont avérées toujours inférieures à 10% pour les quatre voies d’exposition : intraveineuse, orale, cutanée et respiratoire. Nous avons extrapolé les modèles cinétiques du rat à l’humain afin de se doter d’un outil permettant de reconstituer les doses absorbées chez des travailleurs exposés dans diverses industries à partir de mesures de l'évolution temporelle du 3-OHBaP dans leur urine. Les résultats de ces modélisations ont ensuite été comparés à ceux de simulations obtenues avec un modèle toxicocinétique à compartiment unique pour vérifier l’utilité comparative d’un modèle simple et complexe. Les deux types de modèle ont ainsi été construits à partir de profils sanguins, tissulaires, urinaires et fécaux du BaP et du 3-OHBaP sur des rats exposés. Ces données ont été obtenues in vivo par voie intraveineuse, cutanée, respiratoire et orale. Ensuite, les modèles ont été extrapolés à l’humain en tenant compte des déterminants biologiques essentiels des différences cinétiques entre le rat et l’humain. Les résultats ont montré que l'inhalation n'était pas la principale voie d'exposition pour plusieurs travailleurs étudiés. Les valeurs de concentrations de BaP dans l’air utilisées afin de simuler les profils d’excrétion urinaire chez les travailleurs étaient différentes des valeurs de concentrations de BaP mesurées dans l’air. Une exposition au BaP par voie cutanée semblait mieux prédire les profils temporels observés. Finalement, les deux types de modélisation se sont avérés utiles pour reproduire et pour interpréter les données disponibles chez des travailleurs.

Examination of pencil beam predictions of small-field dose using dosimetry film and Monte Carlo simulations

The iPlan treatment planning sys-tem uses a pencil beam algorithm, with density cor-rections, to predict the doses delivered by very small (stereotactic) radiotherapy fields. This study tests the accuracy of dose predictions made by iPlan, for small-field treatments delivered to a planar solid wa-ter phantom and to heterogeneous human tissue using the BrainLAB m3 micro-multileaf collimator.

Reverse immigration

This book (256 pages, written in Korean) is a critical essay that reviews, questions, and criticises Korean and Eastern immigrants’ thinking and behaviour styles in Australia from their cultural perspectives, and discuss and proposes a creative cultural dimension for their better life in a multicultural context. Multiculturalism is not supportive of Eastern cultures because of individualistic collection of cultures, while transculturalism facilitates nurture of their culture in a community-oriented way within multicultural circumstances. Korean and Eastern immigrants, sharing oriental cultural systems and values, should approach to the Australian multicultural context with transculturalism which allows creating new cultural values in collaboration with and by participation into local communities. ------------------------------------------------------------ Many Eastern immigrants live in their own ethnic communities without or less interacting with Australian (communities). The author defines this phenomenon as “reverse immigration”. Reverse immigration refers to re-immigrating to their ethnic community in Australia or to their birth country despite they did not anticipate that this would happen to them before immigration to Australia. The author argues that Easterners’ collectivistic culture often devalues individuality and vice versa. Cultural clash between West and East often forces the immigrants to choose reverse immigration because of their lack of understanding of Western culture and their cultural characteristics such as low individuality, high power distance, and high uncertainty avoidance. For example, a vague boundary between individualist and collectivist in a collectivistic context (within their ethnic group) often leads to maladjustment to local communities and enhancement of cultural conservatism. The author proposes that the cultural clash can be overcome by cross-cultural activities named “transculturalism”. To Eastern immigrants, transculturalism can be achieved by acculturation of their two predominant cultures, the third-person perspective and generalised others. In a multicultural context, the former refers to the ability to share another person's feelings and emotions as if they were your own, and the latter does the ability to manage community and public expectations. When both cultural values are used for quality interactions between East and West, they allow Eastern immigrants to be more creative and critical and Australian to be more socially inclusive and culturally tolerant. With these discussions, the author discusses cultural differences throughout the book with four topics (chapters) and proposes transculturalism as a solution to the reverse immigration. ------------------------------------------------------------ Chapter 1 criticises Koreans’ attitudes and methods towards learning English that is less pragmatic and practical, but more likely to be a scholarly study. The author explains that Koreans’ non-pragmatic towards learning English has been firmly built based on their traditional systems and values that Koreans view English as a discipline and an aim of academic achievements rather than a means of communication. Within their cultural context, English can be perceived as more than a language, but something like vastly superior to their language and culture. Their collectivistic culture regards English as an unreachable and heterogeneous one that may threaten their cultural identity, so that “scholarly studying” is only the way to achieve (not learn) it. This discourages the immigrants to engage and involve in daily dialogues by “using” English as a second language. The author further advises the readers to be aware of Eastern collectivistic culture in communication and interaction that sometimes completely reverses private and public topics in a Western context. This leads them to feel that they have no content to talk to natives. ------------------------------------------------------------ Chapter 2 compares between Korea and Australia in terms of their educational systems and values, and proposes how Eastern overseas students can achieve critical and creative thinking within a Western educational setting. Interestingly, this chapter includes an explanation of why Eastern overseas students easily fail assessments including essay writing, oral presentations and discussions. One of the reasons the author explains is that Eastern students are not familiar to criticise others and think creatively, especially when they recognise that their words and ideas may harm the collectivistic harmony. Western educational systems focuses on enhancement of individuality such as self-confidence, self-esteem, and self-expression, while Eastern educational systems foster group-oriented values such as interpersonal relationship, and strong moral and spiritual values. Yet, the author argues that the collectivistic approach to criticism and creativity is often more critical and creative than Western individuals when they know what they are supposed to do for a group (or a community). Therefore, Eastern students need to think their cultural merits and demerits by using an individual perspective rather than generalised others’ perspective. The latter often discourages individual participation in a community, and the generalised others in a Western culture is weaker than Eastern. Furthermore, Western educational systems do not educate students to transform (loose) their individuality to fit into a group or a community. Rather they cultivate individuality for community prosperity. ------------------------------------------------------------ Chapter 3 introduces various cases of reverse immigration in workplaces that many immigrants return to their country or their ethnic community after many trials for acculturation. Reverse immigration is unexpected and not planned before immigration, so that its emotional embarrassment increases such severe social loneliness. Most Eastern immigrant workers have tried to adjust themselves in this new cultural environment at the early stages of immigration. However, their cultural features of collectivism, high power distance, high uncertainty avoidance, and long-term oriented cultures suppress individual initiative and eliminate the space for experiments in ways of acculturation. The author argues that returning to their ethnic community (physically and psychologically) leads to two significant problems: their distorted parenting and becoming more conservatives. The former leads the first generation of immigrants to pressure their children to pursue extrinsic or materialist values, such as financial success, fame and physical appearance, rather than on intrinsic values, while the latter refers to their isolated conservative characters because of their remoteness from the changes of their own country. The author also warns that their ethnic and religious groups actively strengthens immigrants’ social loneliness and systematically discourages immigrants’ interests and desire to be involving into local communities. The ethnic communities and leaders have not been interacting with Australian local communities and, as a result, are eager to conserve outdated cultural systems values. Even they have a tendency to weed out those people who wish to settle down within Australian local communities. They believe that those people can threaten their community’s survival and continuity. ------------------------------------------------------------ Chapter 4 titled multiculturalism argues that Korean and Eastern immigrants should more precisely understand Australia as a multicultural society in a way of collaboratively creating new cultural values. The author introduces multiculturalism with its definitions and history in Australia and argues the limitations of multiculturalism from an Easterner’s perspective. With well known tragedies of the second generations of U.S. immigrants, Cho Seung-Hui, a university student, massacred 32 people on the Virginia Tech before committing suicide and Hidal Hassan, an Army psychiatrist, killed 13 people at Fort Hood and the responses of ethnic community, the author explains that their mental illness may be derived from their parents’ (or ethnic group) culturally isolated attitude and socially static viewpoint of U.S. (Western system and values). The author insists that multiculturalism may restrict Eastern immigrants’ engagement and involvement in local communities. Multiculturalism has been systematically and historically developed based on Western systems and cultural values. In other words, multiculturalism requires high self-confidence and self-esteem that Eastern immigrants less prioritise them. It has been generally known that Easterners put more weight on human relationship than Westerners, but the author claims that this is not true. Within an individualistic culture, Westerners are more interested in building person-to-person connections and relationships. While Easterners are more interested in how individuals can achieve a sense of belonging within a group and a community. Therefore, multiculturalism is an ideology which forces Eastern immigrants to discard their strong desire to be part of a group and does not give a sense of belonging. In a consequence, the author advises that Eastern immigrants should aim towards “transculturalism” which allows them to actively participate in and contribute to their multicultural community. Transculturalism does not ask Easterners to discard their cultural values, but enables them to be a collectivistic individualist (a community leader) who is capable of developing new cultural values in a more creative and productive way. Furthermore, transculturalism encourages Western Australians in a multicultural context to collaborate with ethnic minorities to build a better community.