Dans une récente étude inter-institutionnelle partiellement financée par les National Institutes of Health, les chercheurs rapportent que les voies respiratoires humaines saines sont plus à risque de déshydratation et d'inflammation lorsqu'elles sont exposées à l'air sec, un événement devrait augmenter en raison du réchauffement climatique. L'inflammation dans les voies respiratoires humaines est associée à des conditions telles que l'asthme, la rhinite allergique et la toux chronique.
Les chercheurs disent que lorsque l'atmosphère terrestre se réchauffe, avec une humidité relative restant principalement la même, une propriété de l'atmosphère appelée déficit de pression de vapeur (VPD) augmente à un rythme rapide. VPD est une mesure de la façon dont « assoiffé » pour l'air d'eau peut être. Plus les VPD plus élevés deviennent, plus le taux d'évaporation de l'eau est élevé, déshydratant ainsi les écosystèmes planétaires.
Sur la base des prédications et des expériences mathématiques, les chercheurs expliquent désormais que la VPD plus élevée peut déshydrater les voies respiratoires supérieures et déclencher la réponse inflammatoire et immunitaire du corps. Dans le rapport complet, publié le 17 mars dans Communications Earth & Environmentils disent également qu'une telle déshydratation et inflammation peuvent être exacerbées par respiration buccale (dont les taux augmentent également) et plus d'exposition à l'air intérieur climatisé et chauffé.
La sécheresse de l'air est aussi essentielle à la qualité de l'air que la saleté de l'air, et la gestion de l'hydratation de nos voies respiratoires est aussi essentielle que la gestion de leur propreté. Nos résultats suggèrent que toutes les muqueuses exposées à l'atmosphère, y compris la muqueuse oculaire, sont à risque dans les atmosphères déshydratantes. «
David Edwards, auteur principal, professeur adjoint de médecine, École de médecine de l'Université Johns Hopkins
Edwards et l'équipe ont d'abord examiné si la transpiration, un processus de perte d'eau qui se produit dans les plantes, se produit dans le mucus des voies respiratoires supérieures exposées aux environnements d'air sec. Les taux de transpiration élevés se sont révélés provoquer une compression dommageable aux cellules dans les feuilles des plantes, menaçant la survie des plantes. L'équipe a également cherché à voir si une telle compression s'est produite dans les cellules des voies respiratoires supérieures.
Des chercheurs ont exposé des cultures de cellules humaines qui tapissent les voies respiratoires supérieures, connues sous le nom d'épithélium bronchique humain, à l'air sec. Après exposition, les cellules ont été évaluées pour l'épaisseur du mucus et les réponses inflammatoires. Les cellules qui ont connu des périodes d'air sèche (avec un VPD élevé) ont montré du mucus plus mince et des concentrations élevées de cytokines, ou des protéines indiquant une inflammation cellulaire. Ces résultats conviennent avec les prédictions théoriques que l'amincissement du mucus se produit dans les environnements d'air sec et peut produire suffisamment de compression cellulaire pour déclencher une inflammation.
L'équipe a également confirmé que la transpiration inflammatoire du mucus se produit pendant la respiration normale et détendue (également appelée respiration de marée) dans un modèle animal. Les chercheurs ont exposé des souris saines et des souris avec une sécheresse des voies respiratoires préexistantes, qui est courante dans les maladies respiratoires chroniques, à une semaine d'air sec intermittent. Les souris avec cette déshydratation préexistante présentaient des cellules immunitaires dans leurs poumons, indiquant une réponse inflammatoire élevée, tandis que toutes les souris exposées à l'air humide ne l'ont pas fait.
Sur la base d'une étude sur le modèle climatique que l'équipe a également menée, elle prédit que la plupart des Amérique seront à un risque élevé d'inflammation des voies respiratoires d'ici la seconde moitié du siècle en raison de températures plus élevées et d'air plus sec.
Les chercheurs ont conclu leur travail en disant que ces résultats ont des implications pour d'autres mécanismes physiologiques dans le corps, à savoir la sécheresse oculaire et le mouvement de l'eau dans les doublures de mucus dans l'œil.
« Ce manuscrit change la donne pour la médecine, car la déshydratation de la muqueuse humaine est actuellement une menace critique pour la santé humaine, qui ne fera qu'augmenter à mesure que le réchauffement climatique se poursuit », explique le co-auteur de l'étude Justin Hanes, Ph.D., le professeur de Lewis J. Ort d'ophtalmologie au Wilmer Eye Institute, John Hopkins Medicine. « Sans solution, la muqueuse humaine deviendra plus sèche au fil des ans, entraînant une inflammation chronique accrue et des afflictions associées. »
«Comprendre comment nos voies respiratoires se déshydrater sur l'exposition à l'air sèche peuvent nous aider à éviter ou à inverser l'impact inflammatoire de la déshydratation par des changements comportementaux efficaces et à des interventions préventives ou thérapeutiques», explique Edwards.
Les collaborateurs et les auteurs de cette recherche incluent Aurélie Edwards, Dan Li et Lining Wang de l'Université de Boston; Kian Fan Chung de l'Imperial College London; Deen Bhatta et Andreas Bilstein de Sensory Cloud Inc.; Indika Endirizinghe et Britt Burton Freeman de l'Illinois Institute of Technology; et Mark Gutay, Alessandra Livraghi-Butrico et Brian Button de l'Université de Caroline du Nord. Les auteurs ne rapportent aucun conflit d'intérêts.
Une partie de cette recherche a été financée par les subventions du NIH R01HL125280, P01HL164320 et P30DK065988.
