Dans une étude récente publiée dans Gènesles chercheurs ont évalué les effets de l’exposition chronique à la fumée secondaire (SHS) sur la cognition, le comportement, la neuropathologie et le métabolisme.
Sommaire
Arrière-plan
L’exposition au SHS est répandue dans le monde et liée aux déficiences neurologiques et aux maladies neurodégénératives telles que les troubles cognitifs légers (MCI), la démence et les accidents vasculaires cérébraux. Cependant, les mécanismes biologiques par lesquels la fumée secondaire affecte les cellules cérébrales doivent être élucidés, ce qui justifie des recherches plus approfondies.
Des études ont mis en évidence l’influence de la dysbiose microbienne intestinale sur la neurodégénérescence. Le microbiote intestinal peut affecter les performances cognitives et comportementales via l’axe intestin-cerveau. L’inhalation de SHS peut affecter le tissu intestinal et modifier la composition microbienne intestinale. Ces résultats soulèvent des inquiétudes concernant le déclin cognitif associé aux altérations intestinales induites par le SHS.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont vérifié si l’exposition au SHS induisait des altérations microbiennes intestinales, ayant un impact sur les performances cognitives, le comportement et la neuropathologie.
L’équipe a utilisé des animaux murins de type sauvage (WT) et un modèle murin humain exprimant la protéine tau de la maladie d’Alzheimer, qui ont été exposés à 30 mg par mètre cube de SHS pendant 10 mois. Les chercheurs ont étudié l’impact du SHS sur la formation de cellules marquées au p21, un marqueur biologique précoce de la sénescence qui est amélioré dans les cellules bronchiques après une exposition à la fumée de cigarette.
Des analyses histopathologiques, immunohistochimiques et génétiques ont été effectuées sur les tissus pulmonaires et cérébraux murins. Les dommages causés à l’acide désoxyribonucléique (ADN) par le stress oxydatif ont été évalués à l’aide des niveaux de 8-hydroxy-2′-désoxyguanosine (8-OHdG).
De plus, les niveaux du marqueur de réparation de l’ADN AP endonucléase 1 (APE1) ont été comparés chez des rats souris exposés au SHS et à l’air. Après exposition au SHS, les niveaux de p21 et de bêta-galactosidase ont également été mesurés chez la souris.
Les chercheurs ont également examiné si les dommages oxydatifs de l’ADN causés par SHS étaient liés aux performances des tests de reconnaissance d’objets. Des échantillons et des tissus fécaux ont été collectés sur les 62 souris murines et les selles ont été séquencées pour le gène de l’acide ribonucléique ribosomal (ARNr) 16S. Des études de regroupement par réaction en chaîne par polymérase (PCR) et variantes de séquence d’amplicons (ASV) ont également été réalisées.
Pour évaluer la mémoire et l’apprentissage dépendants de l’hippocampe, des tests de labyrinthe aquatique et de labyrinthe Y ont été utilisés. Une modélisation de régression multivariée a été utilisée pour étudier les relations entre la diversité alpha et bêta de l’intestin et des facteurs tels que l’exposition au SHS, le génotype, le sexe et 10 covariables physiologiques comportementales.
Résultats
L’exposition SHS a influencé la composition microbienne intestinale, la biodiversité et l’uniformité d’une manière dépendante du sexe. Ce changement dans la biodiversité et la composition du microbiome intestinal était également lié à diverses mesures de la fonction cognitive, démontrant que le microbiote intestinal contribue à l’impact de l’exposition à la fumée secondaire sur les capacités cognitives.
La proportion de cellules marquées au 8-OHdG dans le site hippocampique CA1 était également liée aux performances du test de reconnaissance d’objets, concordant avec les niveaux urinaires et sérologiques de 8-OHdG. Chez les souris exposées au SHS par rapport aux souris exposées de manière factice, la coloration nucléaire des cellules marquées avec p21 était plus prononcée dans les cellules plus grosses situées dans la région corticale préfrontale et les neurones CA1 de l’hippocampe.
De plus, par rapport aux souris exposées à l’air, les animaux exposés au SHS présentaient un pourcentage considérablement plus élevé de cellules du cortex préfrontal marquées et de la région hippocampique CA1. Les résultats indiquent que l’exposition au SHS peut accélérer le vieillissement cérébral caractérisé par des dommages cellulaires causés par le stress oxydatif. Les cerveaux des souris de type sauvage, en particulier des souris mâles, étaient vulnérables aux effets d’une exposition prolongée au SHS.
Les niveaux d’APE1 dans le cortex préfrontal étaient plus élevés chez les souris murines exposées au SHS que chez les animaux murins exposés à l’air. Les souris mâles exposées au SHS présentaient une diversité alpha considérablement plus élevée dans leur microbiome que les souris femelles. La diversité du microbiome des souris femelles était équivalente à celle de la diversité du microbiome des souris exposées à l’air.
La diversité alpha du microbiome intestinal était également liée à de nombreux indicateurs de capacité cognitive. Alors que les microbiomes des souris mâles et femelles semblent statistiquement identiques chez les souris exposées à l’air, les microbiomes des souris mâles et femelles adoptent des compositions uniques les unes par rapport aux autres chez les animaux exposés au SHS.
Les résultats des tests d’eau et du labyrinthe Y ont indiqué un lien entre la diversité alpha du microbiote intestinal et la mémoire et l’apprentissage dépendants de l’hippocampe. Cependant, des associations contradictoires entre la richesse microbiologique et les deux tests de labyrinthe aquatique ont été trouvées, démontrant que le lien entre diversité alpha et rétention de mémoire spatiale était compliqué.
Conclusions
Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont montré que la composition microbienne, la richesse et l’uniformité de l’intestin étaient affectées par l’exposition au SHS, et que ces changements étaient liés à des déficiences cognitives. L’exposition au SHS a eu un impact significatif sur les performances cognitives, avec une augmentation des niveaux de 8-OHdG dans la région hippocampique CA1 liée aux nouvelles performances du test de reconnaissance d’objets.
En particulier, la proportion de cellules marquées au 8-OHdG dans la région CA1 était négativement corrélée à la fréquence et au temps passé à explorer de nouveaux objets. De plus, l’exposition au SHS peut entraîner un vieillissement accéléré du cerveau en raison de lésions induites par le stress oxydatif.
