Impact des exposomes inorganiques sur la santé : Risques et enjeux d'une transition vers une alimentation plus végétalisée // Impact of inorganic exposome on health: Risks and challenges of a transition towards a plant-based diet

Une transition alimentaire vers une diminution de la consommation d'aliments d'origine animale au profit d'une alimentation riche en végétaux constitue un enjeu environnemental et de santé publique majeur. Si le rapport EAT Lancet, le Haut Conseil de la santé publique (HCSP) et le Programme national nutrition santé (PNNS) soutiennent cette transition en se basant sur des données montrant des effets bénéfiques sur la santé humaine et environnementale, peu de programmes de recherche s'intéressent aux risques d'une transition vers la végétalisation. En effet, l'intensification de la sollicitation des systèmes de production pour répondre à la demande accrue de végétaux peut contribuer à aggraver la pollution des sols, la perte de biodiversité et favoriser l'exposition des populations à certains polluants (pesticides, métaux lourds). Par ailleurs, la diversification des modes de productions (conventionnel, bio, raisonné), ou encore les circuits courts (manger local) façonnent des exposomes spécifiques pouvant impacter la santé humaine. Dans ce contexte, l'exposome inorganique reste trop peu documenté par rapport au sous-ensemble de produits chimiques organiques (e.g., bisphénols, phtalates, PFAS…). La pollution inorganique est souvent centrée sur la contamination en métaux lourds les plus toxiques (e.g., mercure, plomb, cadmium) des compartiments air, eau, sols et de leurs produits (céréales, œufs, produits laitiers, produits de la mer etc.). Cependant, différents procédés contribuent à une pollution anthropique large en métaux et minéraux, depuis l'épandage (pesticides et engrais minéraux), le stockage (métaux fongicides) jusqu'à l'utilisation d'eau d'irrigation contaminée. Compte tenu d'un potentiel immunotoxique, génotoxique, neurotoxique et/ou biocide (pour le microbiote intestinal), l'exposition quotidienne à ces substances en mélange pourrait contribuer au développement de maladies chroniques (inflammatoires, métaboliques, cancer, maladies auto-immunes) dans les pays développés et en développement. En effet, ces substances contaminent les végétaux consommés, et in fine interagissent avec le microbiote intestinal avant de franchir la barrière intestinale et s'accumuler dans les tissus/organes chez l'Homme (plaques de Peyer de l'intestin, foie, rate, placenta, fœtus). Une exposition à ces substances inorganiques est susceptible de perturber le microbiote intestinal en installant une dysbiose, suivi de potentiels effets santé. En effet, le microbiote colonise l'intestin à la naissance et a une profonde influence sur la santé tout au long de la vie en jouant un rôle clé dans différentes fonctions physiologiques, telles les fonctions digestives, métaboliques et immunitaires. Ainsi une dérégulation dans l'équilibre du microbiote intestinal est non seulement un facteur de susceptibilité au développement d'une inflammation chronique de l'intestin, mais aussi de désordres métaboliques. Si des études ont plus ou moins caractérisé chez l'animal et l'Homme les niveaux d'imprégnation en éléments inorganiques, les effets santé de ces cocktails de substances sont à évaluer.
Ainsi l'objectif de ce projet de thèse sera i) d'identifier les exposomes inorganiques générés par la transition vers une alimentation végétalisé, ii) d'évaluer, dans un modèle murin, si une exposition à ces mélanges inorganiques favorise le risque de développer des maladies inflammatoires chroniques de l'intestin (MICI) et/ou de troubles métaboliques et iii) de déterminer le rôle du microbiote dans les effets délétères de ces substances. L'identification de ces dangers constitue un enjeu crucial pour aider à la transition vers des systèmes alimentaires sains et durables.
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A dietary transition toward reduced consumption of animal-based foods in favour of a plant-rich diet represents a major environmental and public health challenge. While the EAT-Lancet report, the French High Council for Public Health (HCSP), and the National Nutrition and Health Program (PNNS) support this transition based on data showing beneficial effects on both human and environmental health, few research programs focus on the potential risks associated with this shift toward plant-based diets. Indeed, increasing pressure on production systems to meet the rising demand for plant-based foods may worsen soil pollution, contribute to biodiversity loss, and increase population exposure to certain pollutants (e.g., pesticides, heavy metals). Moreover, the diversification of production methods (conventional, organic, reasoned), along with short supply chains (e.g., eating local), shapes specific exposomes that may impact human health. In this context, the inorganic exposome remains underdocumented compared to the subset of organic chemical compounds (e.g., bisphenols, phthalates, PFAS…). Inorganic pollution typically focuses on contamination by the most toxic heavy metals (e.g., mercury, lead, cadmium) across air, water, and soil compartments, as well as in related products (cereals, eggs, dairy, seafood, etc.). However, various processes contribute to widespread anthropogenic metal and mineral pollution - from field application (pesticides and mineral fertilizers) and storage (fungicidal metals) to the use of contaminated irrigation water.
Given their potential immunotoxic, genotoxic, neurotoxic, and/or biocidal effects (on the gut microbiota), daily exposure to these mixtures may contribute to the development of chronic diseases (inflammatory, metabolic, cancers, autoimmune diseases) in both developed and developing countries. These substances contaminate plants dedicated to human consumption and ultimately interact with the gut microbiota before crossing the intestinal barrier and accumulating in human tissues and organs (such as Peyer's patches of the intestine, liver, spleen, placenta, fetus). Exposure to these inorganic substances may disrupt the gut microbiota, leading to dysbiosis and subsequent health effects. Indeed, the microbiota colonizes the intestine at birth and has a deep influence on health throughout life, playing a key role in various physiological functions such as digestion, metabolism, and immunity. Thus, an imbalance in the gut microbiota constitute a factor increasing susceptibility to chronic intestinal inflammation but also to metabolic disorders. While some studies have characterized, to varying degrees, the levels of inorganic elements in both animals and humans, the health effects of these substance cocktails remain to be fully assessed.
Therefore, the aim of this PhD project will be to: i) identify inorganic exposomes generated by the transition toward a plant-based diet, ii) evaluate, in a mouse model, whether exposure to these inorganic mixtures promotes the risk of developing inflammatory bowel diseases (IBD) and/or metabolic disorders, and iii) determine the role of the microbiota in the harmful effects of these substances.
Identifying these hazards is a crucial step toward supporting the transition to healthy and sustainable food systems.
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Début de la thèse : 01/10/2025

Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)

Concours pour un contrat doctoral

Université de Toulouse

458 SEVAB - Sciences Ecologiques, Vétérinaires, Agronomiques et Bioingenieries

Le candidat/la candidate devra avoir un Master en biologie-santé ou toxicologie. Il/elle devra posséder des connaissances en toxicologie, et/ou en physiologie digestive. Une première expérience en modèles précliniques de pathologies intestinales serait un plus. Une appétence pour les approches multi-omics et les interactions microbiote-hôtes ainsi qu'une sensibilité aux enjeux de sécurité sanitaire des transitions alimentaires seraient des atouts. Le candidat devra être capable d'analyser et de synthétiser des données. Il/elle devra être rigoureux(se), motivé(e), organisé(e) et en capacité(e) de gérer son temps et de travailler en équipe.
The candidate should hold a Master's degree in Biology-Health or Toxicology. The candidate should have knowledge in toxicology and/or digestive physiology. A first experience with preclinical models of intestinal diseases would be an asset. An interest in multi-omics approaches and host-microbiota interactions, as well as an awareness of food safety issues related to dietary transitions, would also be advantageous. The candidate must be capable of analyzing and synthesizing data., should be rigorous, motivated, organized, and able to manage their time effectively and work as part of a team.