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AVERTISSEMENT Ce document est le fruit d'un long travail approuvé par le jury de soutenance et mis à disposition de l'ensemble de la communauté universitaire élargie. Il n’a pas été réévalué depuis la date de soutenance. Il est soumis à la propriété intellectuelle de l'auteur. Ceci implique une obligation de citation et de référencement lors de l’utilisation de ce document. D’autre part, toute contrefaçon, plagiat, reproduction illicite encourt une poursuite pénale. Contact au SICD1 de Grenoble : thesebum@ujf-grenoble.fr LIENS LIENS Code de la Propriété Intellectuelle. articles L 122. 4 Code de la Propriété Intellectuelle. articles L 335.2- L 335.10 http://www.cfcopies.com/V2/leg/leg_droi.php http://www.culture.gouv.fr/culture/infos-pratiques/droits/protection.htm dumas-00753466, version 1 - 19 Nov 2012 1 UNIVERSITÉ JOSEPH FOURIER FACULTÉ DE PHARMACIE DE GRENOBLE Année : 2012 N° LES POLYCHLOROBIPHÉNYLES : ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX ET SANITAIRES, ET MYCOREMÉDIATION THÈSE PRÉSENTÉE POUR L’OBTENTION DU TITRE DE DOCTEUR EN PHARMACIE DIPLÔME D’ÉTAT Paul CORNU Né le 20 mai 1987 à Corbeil-Essonnes (91) THÈSE SOUTENUE PUBLIQUEMENT À LA FACULTÉ DE PHARMACIE DE GRENOBLE Le Mercredi 7 novembre 2012 DEVANT LE JURY COMPOSÉ DE : Président du jury : Docteur M. Serge Krivobok, Maître de Conférences à l’UFR de Pharmacie Directeur de thèse : Docteur M. Bello Mouhamadou, Maître de Conférences à l’UFR de Pharmacie Membre Docteur Mme Florence Souard, Maître de Conférences à l’UFR de Pharmacie La Faculté de Pharmacie de Grenoble n’entend donner aucune approbation ni improbation aux opinions émises dans les thèses ; ces opinions sont considérées comme propres à leurs auteurs. dumas-00753466, version 1 - 19 Nov 2012 2 dumas-00753466, version 1 - 19 Nov 2012 3 dumas-00753466, version 1 - 19 Nov 2012 4 dumas-00753466, version 1 - 19 Nov 2012 5 dumas-00753466, version 1 - 19 Nov 2012 6 REMERCIEMENTS À Bello Mouhamadou, pour m’avoir fait confiance et accepté de diriger cette thèse. Son accueil chaleureux, ses conseils, son aide et ses encouragements m’ont été d’un précieux secours pour arriver à bon port. Merci d’avoir su si bien m’encadrer. À Serge Krivobok, de m’avoir fait l’honneur d’accepter la présidence du jury de thèse. À Florence Souard, d’avoir accepté de participer à ce jury, et de mettre à contribution ses connaissances pour juger ce travail de thèse. À toute l’équipe du LECA, pour son accueil chaleureux. Je remercie particulièrement Mathieu Faure pour sa bonne humeur et son humour toujours aux rendez-vous. À mes parents, pour leur soutien sans réserve toutes ces années, et ce quel que soit le projet entrepris. Maintenant me voilà dans la vie active : je vais pouvoir m’occuper de vous, étant donné votre grand âge… À Charlotte, ma sister de choc. Merci de m’avoir soutenu dans les moments les plus difficiles, je serais toujours là pour les tiens. Allez dernière ligne droite, rien qu’une toute petite thèse de rien du tout ! À Flore, ma minisister plus tant mini, pour le soutien à son ami Flamby et ses massages si bienvenus après les longues journées passées devant l’ordinateur. À ma famille et mes cousins pour leur soutien. Pas facile d’être l’ainé dans cette famille de doux dingues. À mes anciens colocs : Palo, Hugo et Jam qui m’ont supporté au jour le jour dans cette aventure et dans les précédentes. Un merci tout spécial à Hugo : on a partagé des moments dumas-00753466, version 1 - 19 Nov 2012 7 vraiment pas faciles cette année, tous les deux face à ce grand mur. Bonne route dans cette nouvelle vie qui s’offre à toi ! À Momo, Michou, Fourchette et Kiou pour leur soutien, leurs conseils et leurs boulettes. Merci d’avoir posé a de si nombreuses reprises la question fatidique et tant haïe : « Et ta thèse ? ». Elle va me manquer. Aux Annéciens, pour leur amitié et leur humour. Ne changez rien vous êtes parfaits ! Aux squatteurs, qui se reconnaitront. Merci d’avoir abusé de mon hospitalité, me forçant à sortir de mon autisme parfois pathologique. Revenez quand vous voulez ! Aux Rapists Monkey, et à toute la dream team du mercredi soir. Désolé d’avoir été un peu absent cette année, mais on va rattraper ça. À Karoal, Moute, Pouick et Frannette pour leur soutien et leurs conseils musicaux avisés qui m’ont aidé à tenir sur la distance. Merci aussi à Manukchan pour ses suggestions musicales parfois pertinentes (mais seulement parfois). À ma très chère poisse, qui ne m’a pas lâchée toute cette année, et grâce à qui mon quotidien a été plus folklorique. Merci à Chloé de l’avoir partagé, même si tu t’en serais bien passé. Et à tous ceux que j’oublie, la liste est longue et ma mémoire est faible… dumas-00753466, version 1 - 19 Nov 2012 8 SOMMAIRE REMERCIEMENTS ................................................................................................................ 6 SOMMAIRE ............................................................................................................................. 8 TABLE DES ILLUSTRATIONS .......................................................................................... 10 DÉFINITIONS ET ACRONYMES ...................................................................................... 12 INTRODUCTION .................................................................................................................. 14 Première Partie : Les enjeux environnementaux et sanitaires ........................................... 16 1. Propriétés et utilisations des PCB .................................................................................. 17 1.1. Structure moléculaire et nomenclature ................................................................... 17 1.2. Propriétés Physico-chimiques ................................................................................ 17 1.3. Synthèse ................................................................................................................. 18 1.4. Applications commerciales et industrielles ............................................................ 19 1.4.1. Applications industrielles des PCB ................................................................. 19 1.4.2. Commercialisation .......................................................................................... 21 2. Les PCB dans l’environnement ..................................................................................... 22 2.1. Répartition des PCB dans les écosystèmes ............................................................ 22 2.2. Zones géographiques les plus polluées .................................................................. 24 2.3. Législation .............................................................................................................. 27 2.4. Etiologies de la pollution........................................................................................ 27 2.5. Evolution de la pollution ........................................................................................ 29 3. PCB et Risque Sanitaire ................................................................................................ 30 3.1. Devenir des PCB dans l’organisme (toxicocinétique) ........................................... 30 3.2. Toxicité des PCB .................................................................................................... 31 3.3. Effets toxiques des PCB ......................................................................................... 33 3.3.1. Toxicité aiguë ................................................................................................. 33 3.3.2. Toxicité chronique .......................................................................................... 34 3.4. Exposition et imprégnation de la population française .......................................... 35 3.4.1. Exposition de la population française ............................................................. 35 3.4.2. Imprégnation de la population française ......................................................... 36 3.4.3. Réglementation alimentaire et Recommandations ......................................... 37 Deuxième Partie : la mycoremédiation ................................................................................. 38 1. Règne Fongique : définition et classification phylogénétique....................................... 40 2. Règne fongique et dégradation des PCB ....................................................................... 42 dumas-00753466, version 1 - 19 Nov 2012 9 2.1. Dégradation des PCB par les champignons ligninolytiques .................................. 44 2.1.1. Biodégradation des PCB ................................................................................. 44 2.1.2. Absorption des PCB dans le mycélium fongique ........................................... 48 2.1.3. Minéralisation des PCB .................................................................................. 48 2.1.4. Mécanismes de dégradation et minéralisation ................................................ 50 2.1.4.1. Enzymes extracellulaires ............................................................................ 50 2.1.4.2. Enzymes intracellulaires ............................................................................ 55 2.2. Dégradation des PCB par les champignons filamenteux ....................................... 59 2.2.1. Biodégradation des PCB ................................................................................. 59 2.2.2. Mécanismes .................................................................................................... 60 2.3. Dégradation des PCB par les levures ..................................................................... 62 2.3.1. Biodégradation des PCB ................................................................................. 62 2.3.2. Mécanismes .................................................................................................... 62 2.4. Dégradation des PCB par les champignons mycorhiziens ..................................... 63 3. Cas concrets de mycoremédiation ................................................................................. 63 3.1. Essais de mycoremédiation dans les sols ............................................................... 63 3.2. Prérequis pour la mise en place d’une mycoremédiation ....................................... 64 3.3. Paramètres influençant la mycoremédiation .......................................................... 65 3.3.1. Conditions de faisabilité in situ ...................................................................... 65 3.3.2. Biodisponibilité des PCB ................................................................................ 66 3.3.3. Toxicité des polluants sur les champignons ................................................... 67 3.3.4. Inoculum fongique .......................................................................................... 68 3.4. Stratégies envisageables pour optimiser la mycoremédiation................................ 69 3.4.1. Consortium ...................................................................................................... 69 3.4.2. Augmentation de la production et de l’activité enzymatiques ........................ 69 CONCLUSION ....................................................................................................................... 71 RÉFÉRENCES ....................................................................................................................... 74 ANNEXES ............................................................................................................................... 86 Annexe A - Numérotation IUPAC des congénères .............................................................. 87 Annexe B - Teneurs en congénères des Aroclors 1242, 1254, 1260 .................................... 90 Annexe C - Principaux noms commerciaux des produits contenant des PCB ..................... 91 Annexe D - Les PCB dans l’environnement ......................................................................... 92 Annexe E - Réglementation alimentaire ............................................................................... 94 Annexe F - Principaux essais de biodégradation de PCB en solution simples ou complexes par les pourritures blanches en milieu liquide ...................................................................... 96 dumas-00753466, version 1 - 19 Nov 2012 10 TABLE DES ILLUSTRATIONS  Liste des Figures : Figure 1 - Structure moléculaire des PCB ................................................................................ 17 Figure 2 - Estimation de l'usage mondial cumulé des PCB (en tonnes) ................................... 22 Figure 3 - Atlas français des sites français pollués par les PCB, actualisé en Juillet 2011 ...... 26 Figure 4 - Evolution de la pollution par les PCB dans l'estuaire de Seine ............................... 29 Figure 5 - Représentation des différentes toxicités .................................................................. 33 Figure 6 - Phylogénie des champignons ................................................................................... 41 Figure 7 - Ecologie des champignons ...................................................................................... 42 Figure 8 - Cycle catalytique de LiP .......................................................................................... 52 Figure 9 - Cycle catalytique de la MnP .................................................................................... 53 Figure 10 - Cycle catalytique des laccases ............................................................................... 54 Figure 11 - Activité de la NaR dans la dégradation du PCB-153............................................. 56 Figure 12 - Voie métabolique proposée pour la dégradation des PCB par les champignons ligninolytiques .......................................................................................................................... 58 Figure 13 - Principaux mécanismes impliqués dans la dégradation des PCB chez les champignons ligninolytiques .................................................................................................... 59 Figure 14 - Voie métabolique proposée pour la dégradation du PCB-3 par T. mucoides ........ 61  Liste des Tableaux : Tableau I - Caractéristiques physico-chimiques de PCB ......................................................... 18 Tableau II - Principales utilisations des Aroclors 1242, 1254 et 1260 ..................................... 20 Tableau III - Demi-vies suggérées pour les PCB dans les matrices environnementales ......... 23 Tableau IV - Facteurs d’équivalence toxique (TEF) des substances de type dioxine .............. 32 Tableau V uploads/Sante/ pcb-mycoremediation-pdf.pdf