Une exposition à long terme à la pollution atmosphérique fine peut nuire à la santé métabolique en perturbant le fonctionnement normal de la graisse brune chez la souris. Une étude codirigée par l'Université de Zurich montre que cela se produit par des changements complexes dans la régulation génétique entraînés par des mécanismes épigénétiques. Les résultats démontrent comment les polluants environnementaux contribuent au développement de la résistance à l’insuline et des maladies métaboliques.
Il est de plus en plus évident que la pollution de l’air n’est pas seulement nocive pour nos poumons et notre cœur, mais qu’elle joue également un rôle important dans le développement de troubles métaboliques comme la résistance à l’insuline et le diabète de type 2. Une nouvelle étude codirigée par Francesco Paneni, professeur au Centre de cardiologie translationnelle et expérimentale de l'Université de Zurich (UZH) et de l'hôpital universitaire de Zurich (USZ), et Sanjay Rajagopalan, professeur à la Case Western Reserve University de Cleveland, fait désormais la lumière sur le sujet.
Des souris exposées à de minuscules particules concentrées dans l’air
Les chercheurs visaient à mieux comprendre comment une exposition à long terme aux polluants atmosphériques fins pourrait affecter la capacité du corps à réguler la glycémie et à maintenir la santé métabolique. Ils se sont concentrés sur un type spécifique de pollution appelé PM.2.5qui fait référence à de minuscules particules en suspension dans l’air inférieures à 2,5 micromètres qui peuvent être inhalées profondément dans les poumons. Pour leur enquête, les chercheurs ont exposé des souris de laboratoire à de l'air filtré ou à des particules concentrées.2.5 pendant six heures par jour, cinq jours par semaine, sur une période de 24 semaines. Cette configuration a été conçue pour imiter fidèlement l’exposition urbaine chronique chez l’homme.
Une attention particulière a été accordée au tissu adipeux brun, un type particulier de graisse qui aide le corps à générer de la chaleur et à brûler des calories et qui joue donc un rôle clé dans l'équilibre énergétique et le métabolisme du glucose. Après une période d'exposition d'environ cinq mois, les souris qui avaient inhalé des particules2.5 présentaient des signes de perturbation du métabolisme, notamment une altération de la sensibilité à l'insuline. Un examen plus approfondi a révélé que la fonction de la graisse brune avait été considérablement altérée.
En particulier, nous avons constaté que l’expression de gènes importants dans le tissu adipeux brun, qui régulent sa capacité à produire de la chaleur, à traiter les lipides et à gérer le stress oxydatif, était perturbée. Ces changements étaient accompagnés d'une accumulation accrue de graisse et de signes de lésions tissulaires et de fibrose dans les tissus. »
Francesco Paneni, professeur, Centre de cardiologie translationnelle et expérimentale, Université de Zurich
Deux enzymes sont les principaux moteurs des changements épigénétiques
Les chercheurs ont ensuite examiné les mécanismes sous-jacents à l’origine de ces changements. Ils ont découvert que la pollution de l’air avait déclenché des changements significatifs dans la régulation de l’ADN dans les cellules adipeuses brunes. Cela comprenait des modifications dans les modèles de méthylation de l'ADN et des changements dans l'accessibilité de certains gènes pour être activés ou désactivés – un processus connu sous le nom de remodelage de la chromatine. Ces changements épigénétiques affectent le fonctionnement des cellules en régulant l’activité des gènes sans altérer le code génétique lui-même.
Deux enzymes ont été identifiées comme principaux moteurs de ce processus : HDAC9 et KDM2B. Ces enzymes participent à la modification des histones, les protéines autour desquelles l’ADN est enroulé. Il a été constaté qu'ils se lient à des régions spécifiques de l'ADN des cellules adipeuses brunes des souris exposées aux particules.2.5entraînant une réduction des étiquettes chimiques clés, ou groupes méthyles, qui favorisent normalement l'activité des gènes. « Lorsque ces enzymes ont été supprimées expérimentalement, la fonction de la graisse brune s'est améliorée, tandis que l'augmentation de leur activité a entraîné un déclin supplémentaire du métabolisme », ajoute Paneni.
De nouvelles cibles de prévention ou de traitement
L’étude montre qu’une exposition à long terme à la pollution atmosphérique fine peut nuire à la santé métabolique en perturbant le fonctionnement normal de la graisse brune. Cela se produit à travers des changements complexes dans la régulation des gènes contrôlés par des mécanismes épigénétiques. « Nos résultats aident à expliquer comment les polluants environnementaux comme les particules2.5 contribuent au développement de la résistance à l'insuline et des maladies métaboliques, et indiquent de nouvelles cibles potentielles pour la prévention ou le traitement », déclare Francesco Paneni.
