HAL-INERIS
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Exposure assessment in a laboratory during explosion tests of carbon black and MWCNT
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Predictive mechanistic in silico simulations of mixture of azole fungicides acting on cranio-facial morphogenesis
No full textInternational audienceThe huge number of combinations of chemical, the paucity of efficient test strategies for the risk assessment of mixtures, and the increasing societal need to reduce animal testing make the study of mixtures a very complex issue. Single azole fungicides, can affect cranio-facial morphogenesis during the early development. Data previously obtained in post-implantation rat whole embryo cultured in vitro described specific teratogenic effects at the branchial structures, while the coexposure resulted in mixture effects, accounting for a common mode of action (MoA) for the azole fungicides. The proposed MoA for azoles is the inhibition of CYP26 enzymes, involved in the retinoic acid (RA) catabolism, with a consequent indirect increase in the local endogenous concentration of RA at the branchial apparatus level. With the aim of investigating this hypothetical mechanism, the specific teratogenic effect of some azole fungicides, alone or in mixture, has been tested in vitro. Then, data were interpreted developing an innovative in silico tool, combining in vitro experiments and mathematical and probabilistic modelling of RA pathway enzymes. After training with single azoles dose–response data, predictive simulations for the mixtures were performed. The model appears to be reasonably predictive for the mixture effects (experimental data and model predictions are in promising agreement) confirming the accuracy of the hypothesised pathogenic pathway. In addition, the formation of physiological RA levels in the rat embryo hindbrain can be reasonably estimated after azole exposures. This research will provide a better understanding of the toxicity mechanism of single and combined chemicals affecting RA (not just azole fungicides), and a predictive tool for human risk assessment for all mixtures acting on craniofacial morphogenesis. Finally, predictive mechanistic simulations of mixture effects, just using dose–response data for single chemicals, will significantly reduce the use of animals in developmental toxicity studies
Review of ground movements as a result of salt mines flooding in Solotvyno, Ukraine
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Étude des paramètres digestifs chez l'épinoche à trois épines (Gasterosteus aculeatus) : intérêt en tant que biomarqueurs
No full textIn a large context of global warming (temperature increase), anthropogenic activities introduce significant amounts of organic and inorganic pollutants causing chemical and physical disruption on the aquatic ecosystems and there living organisms. This work is therefore part of a context that covers both the need for the development of new tools for assessing the quality of aquatic environments, as required by regulations such as the DCE, and the provision of new knowledge on multistress effects on living organisms. Specifically, we examined different energy metabolism parameters and their interest as novel biomarkers in the threespine stickleback (Gasterosteus aculeatus), a model species in ecotoxicology. This thesis aims to: (i) characterize the influence of biotic and abiotic parameters on the chosen parameters, (ii) to specify the response pattern of digestive enzymes in a multistress context (chronic exposure to a very low concentration of cadmium and / or thermal stress), and (iii) to study the consequences of this multiple exposure on sticklebacks' reproduction, in relation with the modulation of the energy parameters. Results show that temperature is the major stress factor with negative effects on most of the studied parameters (i.e. growth parameters, some parameters of energy metabolism, oxidative stress parameters and parents' reproduction parameters). Concerning cadmium, this chemical stress had effects at the molecular level (digestive enzymes) but did not affect the reproductive parameters of adult fish. However, consequences of cadmium exposure are nevertheless observed on the offspring (survival capacity). The negative impact of the double stress sticklebacks' reproduction may be due to an altered parental investment, which probably followed an alteration of one of the parameters in relation to energy acquisition, such as digestive enzymes. Thus, the parameters associated with energy metabolism, and especially with the acquisition of energy (digestion), show an interesting sensitivity to the different stresses studied, highlighting their potential as new biomarkers.Avec le développement des activités anthropiques, les milieux aquatiques connaissent des modifications physico-chimiques, par exemple, la présence de contaminants chimiques et la perturbation des cycles de température (réchauffement climatique) peuvent avoir des effets sur les organismes qui y vivent. Ce travail s'inscrit donc dans un contexte qui couvre, à la fois le besoin de développement de nouveaux outils d'évaluation de la qualité des milieux aquatiques, exigé par des réglementations telle que la DCE, et l'apport de nouvelles connaissances sur les effets des multistress sur les organismes vivants. Plus précisément, nous nous sommes intéressés à différents paramètres du métabolisme énergétique et à leur intérêt en tant que nouveaux biomarqueurs, chez l'épinoche à trois épines (Gasterosteus aculeatus), espèce modèle en écotoxicologie. Ce travail de thèse vise : (i) à caractériser l'influence de paramètres biotiques et abiotiques sur les paramètres choisis, (ii) à préciser le schéma de réponse des enzymes digestives dans un contexte de multistress (exposition chronique à une très faible concentration de cadmium et/ou à un stress thermique), et (iii) à renseigner les conséquences de cette exposition multiple sur la reproduction de l'épinoche, en lien avec la modulation des paramètres liés à l'énergie. Les résultats obtenus démontrent que la température est le facteur de stress majeur avec des répercussions négatives sur la majorité des paramètres étudiés (i.e. paramètres de croissance, quelques paramètres du métabolisme énergétique, paramètres du stress oxydant et paramètres de reproduction des parents). Concernant le cadmium, celui-ci engendre des effets au niveau moléculaire (enzymes digestives) mais n'affecte pas les paramètres de la reproduction des poissons adultes. Cependant, des conséquences de l'exposition au cadmium sont néanmoins observées sur les descendants (capacité de survie). L'impact négatif du multistress sur les paramètres de reproduction de l'épinoche peut être dû à un investissement parental altéré, qui probablement a fait suite à une altération de l'un des paramètres en relation avec l'acquisition de l'énergie, telles que les enzymes digestives. Ainsi, les paramètres associés au métabolisme énergétique, et tout particulièrement à l'acquisition de l'énergie (digestion) montrent une sensibilité intéressante aux différents stress étudiés soulignant leur potentiel en tant que nouveaux biomarqueurs
Anticipating Dissolution Issues of Sugar-Based Surfactants through a Decision Tree Approach
No full textInternational audienceSugar-based surfactants are renewable alternatives to petroleum-based surfactants in many applications such as detergents and cosmetics. However, their molecular structure often gives rise to relatively stable crystals, which can lead to difficulties in dissolving them in water. This phenomenon is characterized by the Krafft temperature (T K), above which the surfactant solubility becomes high enough to induce self-association into micelles. Small changes in the molecular structure can result in large T K differences, which make rationalization and prediction of T K challenging. Few models were proposed in the literature, but none of them are applicable to sugar-based surfactants. In this article, we propose two decision tree models to estimate whether sugar-based surfactants exhibit potential dissolution issues at room temperature (i.e., T K above 25 °C or not). The first one, based on the descriptors of the whole molecule including quantum-chemical ones, was able to correctly classify 86% of the surfactants in the validation set. The second one, built from simple structural counts of the polar headgroup and the alkyl chain, could predict the right class for 78% of the surfactants in the validation set. These classification models account for experimentally known trends between the molecular structure and T K, such as the impact of the polar headgroup size, the alkyl chain length, and the presence of an amide linkage. To the end, our models were applied to a practical case to show how they can help in designing synthesis procedures of new surfactants
Untargeted Analysis of Semipolar Compounds by LC-MS and Targeted Analysis of Fatty Acids by GC-MS/GC-FID: From Plant Cultivation to Extract Preparation
No full textUMR BFP - Equipe MétabolismeInternational audienceThe way plants are grown and samples are harvested, prepared, and extracted has a profound impact on the output of a metabolomics experiment. In this chapter, we detail the experimental procedures from plant cultivation to extract preparation, in order to avoid difficulties that could result in contamination or undesired changes of the analytes. Two plant organs are mentioned as examples: tomato fruits (Solanum lycopersicum) and flax seeds (Linum usitatissimum). Extractions designed for the untargeted analysis of semipolar compounds by liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) and targeted analysis of fatty acids by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) or gas chromatography with flame ionization detector (GC-FID) are described
Stockage souterrain de gaz naturel : étude du comportement d’une cavité saline en cycles rapides de soutirage
No full textInternational audienceThe natural gas storage in salt caverns requires fast injection/ withdrawal cycles due to the increasing dynamics of the energy market. High rates induce rapid changes in the internal pressure of the stored gas causing important temperature changes inducing rocksalt damage. To experimentally observe this phenomenon, the Starfish project led to initiate and characterize the damage caused by purely thermal stresses (cooling-induced) at the surface of a large bloc of rock in the salt Mine of Varangéville (France, near Nancy). The objective was to determine the type of failure mechanism involved with repeated cooling stages. Since the salt generates Acoustic Emissions (AE) with low attenuation of the stress waves, acoustic monitoring has been chosen as one of the methods to follow the impact of the salt cooling. In addition to thermal and mechanical sensors, an acoustic monitoring device consisting of 16 ultrasonic sensors has been installed on the free surface and in boreholes. It enabled to record and locate a large number of AE (58,426) located with good accuracy (2.5 cm). Those AE can be correlated to the evolution of salt fracturing. Acoustic activity is very intense at the start of each cooling cycle, then it decreases with time to reach a very low level (background) after about 15 days. The average localisation depth reached by the AE is about 90 cm during the first cooling period. For subsequent cooling cycles, this depth is limited to 74 cm. All these results show that the first cooling period is decisive, as it contains the strongest and deepest acoustic emissions. It would have been useful to know whether a first cycle with a lower temperature amplitude could have decreased the maximum amplitude and final depth of the AE. This crescendo approach would be useful for operatorsLe stockage du gaz naturel dans les cavités salines nécessite des cycles de remplissage-soutirage de gaz de plus en plus rapides sur le marché de l’énergie. Ces cycles s’accompagnent de variations rapides de la pression interne du gaz stocké avec des variations importantes de la température qui peuvent endommager le massif de sel à la paroi de la cavité de stockage. Plusieurs études théoriques ont été conduites pour estimer ce type d’endommagement qui peut en résulter dans le sel [1 ; 2]. Pour vérifier expérimentalement cet endommagement, une étude a été conduite afin de refroidir un massif de sel et reproduire les sollicitations du parement d’un stockage de gaz. L’objectif principal était d’initier et de caractériser l’endommagement par des contraintes d’origine purement thermique induites par refroidissement à la surface du massif. Il s’agissait de connaître le type de mécanisme de rupture de la roche, la nature et l’extension des fissures ; et de mettre en évidence ou non des éventuels phénomènes de fatigue du massif avec la répétition des cycles de refroidissement. Le sel a l’avantage d’être très émetteur d’émissions sismo-acoustiques (sismogène) et de présenter une atténuation très faible des ondes sismiques. C’est pour cela que l’écoute acoustique a été choisie pour suivre la fracturation du massif de sel
Une analyse des grandes visions de prospectives internationales sur le devenir de l’environnement
No full textInternational audienceQuestions regarding our planet future are crucial and foresight studies may play a key role by offering multiple and contrasting scenarios and supporting stakeholders. This may help to understand how societies can (re)define their future evolution. To contribute to the French research planning in the field of environmental sciences, a study of major international foresight visions concerning possible futures of the environment was undertaken in the framework of French National Research Alliance for Environment (AllEnvi), in which Ineris is an active member. Careful analysis of more than 300 scenarios reveals the dominance of governance and economy as driving factors to discriminate scenarios. The study identifies 11 “scenario families” that can themselves be gathered into three major groups: decline, lack of environmental priority and priority to the environment. If the first two groups consider severe degradation to the environment, the third one leads to rather encouraging results, although some orientations prove to be somewhat inefficient (notably if initiated too late). The process and results of the study have been recently published, focusing notably on the "Environment" and "science and technology" components, structuring factors for ALLENVI missionsPour contribuer à la programmation scientifique française dans le domaine des sciences de l’environnement, une étude des grandes visions de prospective internationales portant sur les devenirs possibles de l’environnement a été réalisée dans le cadre du groupe transversal prospective de l’Alliance AllEnvi dont l’Ineris est un membre actif. L’analyse a consisté à identifier les principales tendances émergentes de visions prospectives récentes intégrant le paramètre « devenir de l’état de l’environnement » [1]. La démarche prospectiviste est souvent mise à profit pour appuyer la prise de décision stratégique [2] car elle permet de stimuler la capacité des experts à se projeter dans le futur et à élargir le « champ des possibles » en fournissant un cadre méthodologique favorable à l’élaboration de scénarios contrastés, susceptibles de décrire un ensemble de « futurs envisageables ». La première étape a consisté à constituer un corpus bibliographique. L’analyse de plus de 200 références a permis de sélectionner 99 études proposant au global 307 scénarios et impliquant 7 500 experts et représentants de parties prenantes mobilisés dans une quarantaine de pays. Les études et scénarios collectés ont été analysés afin de constituer des fiches de synthèse identifiant les éléments majeurs qui relatent les orientations prises par les acteurs pour aboutir au scénario considéré (« facteurs moteurs ») et les conséquences qui en résultent (« variables de sortie »). Les facteurs moteurs ont été structurés en six catégories prédéfinies suivant le principe de la grille DEGEST, acronyme de six concepts intégrateurs fondamentaux dans les travaux de prospective : Démographie, Environnement, Gouvernance, Économie, Société et Technologies. Une structure plus fine a également été définie à l’intérieur de ces six catégories. On parle alors de « traits ». À titre d’illustration, le facteur « Démographie » regroupe plusieurs traits comme « évolution de la population » ou « vieillissement ». Enfin, chaque trait peut, en fonction du scénario, se voir attribuer une « modalité » spécifique. Ainsi, le trait « évolution de la population » peut prendre différentes modalités (« forte croissance » ou « stagnation » par exemple). Ces trois niveaux d’analyse (facteurs, traits, modalités) permettent une caractérisation fine des différents scénarios au travers d’une structure simple et homogène. L’application de la démarche à l’ensemble des scénarios a permis d’en effectuer un « codage » systématique
NORMAN : un bilan après dix ans d’activité
No full textInternational audienceIn 2005, the EC funded the NORMAN project to promote the creation of a permanent network of reference laboratories and research centres, including academia, industry, standardization bodies and NGOs to deal with emerging substances in the environment. NORMAN’s main objectives are to improve exchange of information on contaminants of emerging concern (CECs) and to foster harmonization of protocols and improvement of data quality. Today, NORMAN is an independent and highly recognized network of more than 70 members from all of Europe and beyond. The workshop that was organized to mark the 10th anniversary of the network was an opportunity to take stock of the work done so far and to discuss with the stakeholders (DG ENV, EEA, ECHA, national agencies) the way forward to improving EU-wide collaborations on CECs and related policy-making. It was recognised that a global economy results in worldwide exposure to chemical stressors, including CECs. There was consensus about the crucial role played by research for identification and regulation of CECs. This is even more important in the current context where important global changes of society and industrial activities are taking place as a result of population growth and an ageing population, climate change, new technologies and circular economy. After 10 years of activities, NORMAN has become an essential network in support of EU policies, which facilitates the transfer of state-of-the-art scientific knowledge to policy-makers and regulatory bodies.Le réseau NORMAN a vu le jour en tant que consortium de 17 partenaires en réponse à un appel à projets européen. Dix ans plus tard, il est devenu, sous la coordination de l’Ineris, une association loi 1901 de plus de 70 adhérents (instituts de recherche, laboratoires de référence, agences de l’environnement et représentants de l’industrie) originaires de 21 pays, principalement en Europe mais également au-delà. Le séminaire organisé fin 2016 à Bruxelles pour fêter les dix ans d’existence du réseau a permis d’échanger avec les parties prenantes au niveau international sur les principaux enjeux et perspectives d’évolution à moyen et long terme
Étude des mécanismes d’émission d’aérosols lors de la manipulation de poudres
No full textInternational audienceHandling and processing of granular material release fine solid dust particles, which in an occupational setting, can severely affect worker health and safety, the overall plant operation and can release particles to the environment. Dustiness or the ability of a material to release dust particles depends on several material and process properties and is usually measured by lab-scale dustiness testers. Ineris and its partners use an experimental approach (vortex shaker) to understand the dust generation mechanisms. The results indicate that these mechanisms differ based on particle size and size distribution of the powder [1]. Analysis of a traced particle motion inside a cylindrical tube agitated by a vortex shaker dustiness tester shows the cyclic nature of the particle motion [2]. For the given samples and the experimental conditions, the initial dustiness is determined by the fraction of fine respirable particles present in the powder, but the long-term dust generation patterns and levels are influenced by the material attrition behaviorLa manutention et la mise en oeuvre des matériaux granulaires peuvent libérer de fines particules de poussière qui, dans un contexte industriel, peuvent affecter la santé et la sécurité des travailleurs, le fonctionnement global de l’installation et mener à des émissions dans l’environnement. La capacité d’un matériau à libérer des particules, puis leur émission, dépendent de plusieurs mécanismes et paramètres relatifs au matériau mais aussi au procédé. Ces émissions sont généralement mesurées par des tests d’empoussièrement à l’échelle du laboratoire. Ces tests reposent principalement sur des études expérimentales et manquent de capacité prédictive fiable en raison d’une compréhension limitée des mécanismes mis en jeu et des interactions complexes concernant les particules entre elles mais aussi leur interaction avec le dispositif les contenant et le fluide porteur, survenant simultanément pendant la génération de poussières. L’Ineris a mené, en partenariat avec l’université de technologie de Compiègne un travail basé sur des approches expérimentales et statistiques pour comprendre les mécanismes de génération de poussières en étudiant : a) les effets des caractéristiques des particules et poudres en vrac sur l’émission de poussières ; b) la nature et l’ampleur des interactions entre particules, entre particules et parois du contenant ainsi qu’entre particules et fluide porteur ; c) l’évolution de l’empoussièrement et des mécanismes de génération pour des applications mettant en oeuvre une poudre sur une longue durée