De nouvelles recherches révèlent que l'air toxique peut remodeler l'activité des gènes dans le cerveau, préparant potentiellement la voie à l'Alzheimer et à Parkinson, soulignant la nécessité d'une détection précoce et des protections plus fortes pour les travailleurs à risque.
Revue: Impact de la pollution atmosphérique et des expositions à l'inhalation professionnelle sur les troubles neurodégénératifs: une perspective épigénétique. Crédit d'image: Ingeblessas / Shutterstock
Dans un récent article de revue publié dans la revue isciencedes chercheurs en Italie ont exploré comment la pollution de l'air contribue aux troubles neurodégénératifs (NDS) par des modifications épigénétiques. Ils ont mis en évidence le potentiel d'utiliser des marqueurs épigénétiques pour détecter les changements précoces déclenchés par la pollution atmosphérique, en particulier dans les groupes à haut risque. Ils ont souligné la nécessité de nouvelles recherches pour guider les stratégies de santé professionnelles et préventives.
Sommaire
Arrière-plan
Les ND sont des maladies à long terme qui impliquent la perte de cellules nerveuses dans le cerveau ou le système nerveux, entraînant des problèmes importants avec la mémoire, la pensée, l'humeur et la fonction physique. La maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson sont les plus courantes, affectant des millions de personnes dans le monde. À mesure que les populations vieillissent, le nombre de personnes atteintes de ces conditions augmente. De nombreux cas sont liés à des facteurs de risque évitables, notamment de mauvaises habitudes de vie, une faible éducation ou un revenu, et une exposition à la pollution de l'environnement.
La pollution atmosphérique se compose de particules et de gaz nocifs provenant de sources naturelles, telles que les incendies de forêt et les activités humaines, y compris la combustion de carburant, la circulation et les émissions d'usine. Les particules peuvent transporter des substances toxiques, notamment des métaux lourds, des bactéries et des produits chimiques volatils. Bien que principalement associée aux maladies cardiaques et pulmonaires, la pollution atmosphérique est désormais également liée aux lésions cérébrales et au risque accru de SND. Certains travailleurs, tels que les mineurs, les ouvriers d'usine et les moteurs, peuvent être particulièrement à risque.
Comment la pollution de l'air affecte le cerveau
La pollution atmosphérique peut avoir un impact sur la santé du cerveau à travers deux voies primaires: directe et indirecte. La voie directe implique des particules ultrafines et certains gaz qui peuvent pénétrer dans la circulation sanguine ou se déplacer par le nez jusqu'au cerveau, endommageant potentiellement la barrière hémato-encéphalique (BBB) et provoquant une inflammation. Certains polluants, tels que le dioxyde d'azote (NO₂), se convertissent en composés actifs qui affectent la fonction cérébrale, tandis que d'autres, comme les composés organiques volatils (COV), peuvent s'accumuler dans les tissus cérébraux en raison de leur nature soluble. Bien que les preuves des effets cérébraux directs de ces polluants restent limitées, des études ont montré que des substances comme les nanoplastiques, le plomb et le manganèse peuvent traverser le BBB et nuire aux cellules cérébrales.
La voie indirecte implique des polluants déclenchant une inflammation ou des signaux chimiques (comme les cytokines, les vésicules extracellulaires ou les exosomes pulmonaires / dérivés du cerveau) dans des organes comme les poumons ou l'intestin. Ces molécules voyagent ensuite à travers la circulation sanguine jusqu'au cerveau, perturbant son équilibre et entraînant éventuellement des problèmes cognitifs et émotionnels. La pollution atmosphérique peut également perturber les microbes intestinaux et nasaux, affectant la santé du cerveau à travers les axes intestinaux ou cerveaux olfactifs. Bien que des preuves expérimentales émergent toujours, la compréhension de ces mécanismes peut aider à identifier les premiers biomarqueurs des lésions cérébrales liées à la pollution, en particulier dans les populations à risque comme les travailleurs dans des environnements pollués.
Voies épigénétiques
Les changements épigénétiques régulent la fonction cérébrale sans modifier les séquences d'acide désoxyribonucléique (ADN). Ces changements sont essentiels pour le développement du cerveau, la plasticité synaptique et la mémoire, mais sont également sensibles aux expositions environnementales, telles que la pollution de l'air. L'exposition chronique aux polluants peut perturber ces processus épigénétiques, conduisant potentiellement aux ND. Les preuves suggèrent qu'une telle exposition peut augmenter l'expression de gènes nocifs, réduire l'activité des gènes protecteurs et modifier les acides ribonucléiques non codants (ARN). Ces changements peuvent survenir bien avant que les symptômes ne surviennent, mettant en évidence l'épigénétique comme facteur de risque et un biomarqueur précoce pour les ND.
Les polluants aéroportés peuvent perturber la fonction cérébrale en modifiant les ARN non codants et la méthylation de l'ADN, qui régulent tous deux l'expression des gènes. Les études animales et humaines montrent que ces changements sont liés à la perte de mémoire, à l'inflammation et aux ND. Cependant, la plupart des preuves humaines proviennent d'échantillons de sang périphérique, et non de tissu cérébral, limitant l'interprétation clinique. Les toxines telles que le toluène, le manganèse et le plomb peuvent réduire l'activité des gènes protecteurs ou augmenter la production de protéines nocives dans le cerveau. Certains effets peuvent même être transmis à la progéniture. La pollution atmosphérique modifie également la méthylation de l'ADN dans le sang et les tissus cérébraux, augmentant potentiellement le risque de maladie au cours de la durée de vie, en particulier avec une exposition précoce ou à long terme.
Peu d'études ont exploré comment la pollution de l'air affecte les modifications des histones dans les maladies neurodégénératives (NDS), en raison de défis techniques. Cependant, les premiers résultats montrent des liens entre la pollution atmosphérique et les marqueurs d'histones modifiés, les dommages à l'ADN et la pathologie de la maladie d'Alzheimer chez l'homme et les souris. L'exposition prénatale aux particules affecte le développement du cerveau, en particulier chez les hommes, en raison d'une altération de déméthylation des histones, mettant en évidence les vulnérabilités spécifiques au sexe. Les particules en plastique et les métaux lourds perturbent également les modifications des histones, provoquant un stress oxydatif, une perte de mémoire et une neuroinflammation. Notamment, certaines preuves expérimentales de modifications des histones (par exemple, les changements induits par le manganèse) proviennent d'études basées sur l'injection plutôt que de l'exposition à l'inhalation, créant une incertitude sur les risques d'inhalation du monde réel. Les inhibiteurs et les composés de l'histone désacétylase comme le butyrate (étudiés chez les souris exposées au plomb) montrent un potentiel pour inverser certains de ces effets, offrant des voies pour les futurs traitements ND.
Conclusions
Des recherches récentes montrent des liens solides entre la pollution atmosphérique et les ND principalement par des changements épigénétiques. Les polluants peuvent modifier la méthylation de l'ADN, l'expression non codante de l'ARN et les modifications des histones, qui contribuent toutes à l'inflammation et aux dommages cérébraux. De nouvelles méthodes telles que l'analyse des vésicules extracellulaires dans le sang peuvent aider à détecter ces changements sans procédures invasives. Cependant, l'étude des modifications des histones reste techniquement difficile. Des lacunes majeures demeurent. La pollution atmosphérique du monde réel est complexe, ce qui rend difficile d'étudier des effets précis. Des facteurs tels que la taille des particules, la santé individuelle et l'exposition précoce influencent le risque mais ne sont pas entièrement compris. Les différences anatomiques entre les modèles animaux et les humains (par exemple, structure nasale) compliquent encore la traduction des études d'inhalation. La plupart des recherches se concentrent sur les personnes âgées, une exposition à court terme et un nombre limité de polluants, surplombant les effets à long terme et à la vie précoce. Des maladies comme la sclérose en plaques, la sclérose latérale amyotrophique (SLA) et la maladie de Huntington sont également sous-étudiées.
Les études futures devraient être à long terme, inclure des populations plus jeunes et considérer les polluants moins étudiés et les voies d'exposition, telles que les interactions alimentaires ou intestinales. La combinaison des technologies omiques et de l'intelligence artificielle pourrait aider à identifier les biomarqueurs et conduire au développement de thérapies préventives. L'amélioration des protections en matière de travail et environnemental, en particulier pour les groupes à haut risque, est également essentielle pour réduire le risque ND. La lutte contre les implications réglementaires nécessite de valider les outils épigénétiques à usage clinique.
