Clinical and biological markers potency to characterize primary and secondary toxicity of anticoagulant rodenticides

Les rodonticides anticoagulants sont des produits prépondérants dans la lutte contre les rongeurs nuisibles. Leur action sur le recyclage de la vitamine K entraîne des anomalies de la coagulation et une mort différée des suites d’hémorragies. L'émergence de phénomènes de résistance chez certains rongeurs a nécessité le développement de plusieurs générations de molécules, les dernières générations étant particulièrement persistantes et bioaccumulables dans les organismes. Cela entraîne des problématiques de toxicité et d’écotoxicité de ces molécules, avec un risque majeur d’exposition des populations non-cibles. Il convient donc de distinguer exposition environnementale aux rodonticides, et intoxication réelle : ainsi, comment caractériser au mieux la toxicité des AVK ? L’objectif principal de ce travail a été de tenter d’apporter des pistes de réponses à cette question. Une revue critique de la littérature existante sur les différents marqueurs potentiels disponibles a été l’occasion de proposer une liste critères permettant d’évaluer la pertinence de ces marqueurs. Ces critères ont été repris par la suite pour discuter des marqueurs testés dans les études sur le terrain. Deux études sur le terrain ont été menées. La première, sur une exposition primaire de brebis laitières à un AVK de première génération, la chlorophacinone, a permis d’établir une corrélation non linéaire entre les concentrations plasmatiques de cet AVK et son effet sur la cascade de coagulation, mesuré par le temps de Quick (TQ). Cependant, ces conclusions sont limitées par l’absence d’une vraie relation dose-réponse entre les concentrations retrouvées et l’augmentation du TQ, ainsi que par la nature de l’AVK testé, de première génération : les résultats sont difficilement généralisables aux AVK de seconde génération, puisque leur fraction circulante dans le plasma est moindre. La deuxième étude s’est basée sur une veille toxicologique réalisée sur douze ans sur des rapaces collectés dans le quart sud-est de la France, afin d'évaluer l’exposition secondaire de ces oiseaux aux AVK, et de tester la corrélation entre niveaux d’AVK retrouvés dans leur foie et probabilité d’intoxication, évaluée par la présence d’hémorragies. Comme déjà observé dans de précédentes études sur le sujet, l’établissement d’un seuil de toxicité s'est avéré complexe. Aucune corrélation significative n’a pu être démontrée, et une des conclusions majeures de cette étude est que l’établissement d’un seuil de concentration pour évaluer la toxicité des AVK n’est peut-être pas le marqueur d’effet le plus pertinent. Le dernier volet de notre travail a consisté en une exploration préliminaire d’un marqueur potentiel peu investigué i.e. l’évolution des concentrations en deux vitamères de la vitamine K (vitamine K1 et ménaquinone-4 (MK4)), dans des tissus facilement accessibles en post-mortem (foie, poumon et rein), suite à une exposition à une dose létale à un AVK, la bromadiolone. Les conclusions de cette étude pilote, réalisée à petite échelle dans des conditions contrôlées chez le rat, sont limitées mais elles ouvrent des pistes de recherches intéressantes notamment concernant l’utilisation des ratios [forme oxydée]/[forme réduite] pour la vitamine K1 et la MK4, qui semblent augmenter dans un délai de 24h suite à une intoxication à un AVK. Finalement, la question de départ de cette thèse n’a pas été pas réellement élucidée. Pourtant, ce travail apporte des éléments supplémentaires à la réflexion sur le sujet, et de manière plus globale sur la définition à apporter à la toxicité des AVK, relativement complexe. Il semblerait qu’un seul marqueur ne soit pas suffisant pour la caractériser, mais plutôt un ensemble de marqueurs. On pourrait également introduire un nouveau niveau de classification des marqueurs potentiels, en lien avec la nature de la toxicité des AVK investiguée, de deux grands types : la toxicité aiguë des AVK, et leur toxicité chronique, aujourd'hui peu caractérisée.Massive use of pesticides is a societal issue. Among pesticides, anticoagulant rodenticides are widely used for pest control. They inhibit vitamin K recycling leading to impairment of the coagulation cascade and lethal bleeding. Emergence of resistance in some rodents led to the development of several generations of molecules. Last generation VKA are bioaccumulative in organisms, leading to toxicity and ecotoxicity issues, with major risk of exposure for non-target fauna. It is therefore necessary to differentiate environmental exposure and true poisoning. How is it possible to better characterize VKA toxicity ? Purpose of this work was to try to solve this question. A critical review of literature about biomarkers potency led to the proposal of a list of criteria to evaluate the relevance of those markers. Those criteria were then used to discuss the relevance of markers tested on the field. Two field studies were performed. First was about primary exposure of milking ewes to a first-generation rodenticide, chlorophacinone. It allowed us to show a non-linear correlation between plasmatic concentrations of chlorophacinone and increase of prothrombin time PT. However, conclusions were limited as no dose-response relationship could be demonstrated between VKA concentrations and PT increase. Furthermore chlorophacinone as a first generation VKA is more readily detectable in plasma than second-generation VKA. Second study was dealing with toxicological surveillance of birds of prey over a 12-year period in France, to assess secondary exposure of those birds to VKA, and test correlation between VKA concentrations found in liver samples and diagnosis of toxicosis, based on the presence of haemorrhages. As previously seen, determination of a toxicity threshold is a complex issue. No significant correlation could be shown, and one of the major conclusions was that a toxicity threshold might not be the best marker of toxicity for VKA rodenticides. Last phase of this work was about exploring through a pilot study the potency of vitamin K as a biomarker of VKA toxicity, using vitamin K1 and menaquinone-4 concentrations in different tissues after lethal exposure to bromadiolone. Conclusions of this small-scaled study were limited but are opening new leads for research, such as the use of ratios of [oxydative vitK]/[quinone vitK], which seem to increase within 24 hours after VKA poisoning. Finally, the initial question of this work was not really solved, but this thesis brings new elements in the determination of relevant markers to characterize VKA toxicity, and on a more general point of view some elements of reflexion on the definition of rodenticide toxicity. One unique marker may not be sufficient to diagnose an intoxication, rather a toolbox of markers. Markers should also be classified according to the type of toxicity to be diagnosed, i.e. acute toxicity and chronic toxicity of VKA