Des scientifiques identifient des indices génétiques liant la pollution de l’air à la neurodégénérescence

Des scientifiques identifient des indices génétiques liant la pollution de l’air à la neurodégénérescence

De nouvelles recherches montrent que l'air toxique peut remodeler l'activité des gènes dans le cerveau, ouvrant potentiellement la voie à la maladie d'Alzheimer et de Parkinson et soulignant la nécessité d'une détection précoce et d'une protection plus forte pour les travailleurs à risque.

Article publié dans un article récent du JournalIscienceDes chercheurs italiens ont étudié comment la pollution de l’air contribue aux troubles neurodégénératifs (ND) par le biais de modifications épigénétiques. Elle a évoqué le potentiel de l’utilisation de 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 poursuivre les recherches pour orienter les stratégies de santé au travail et de prévention.

arrière-plan

Les jeunes adultes des villes polluées présentent des changements cérébraux alarmants. Des marqueurs d'histone réduits (H3K9me2/ME3) et des signaux accrus de dommages à l'ADN ont été trouvés dans leur tissu cérébral, reflétant la pathologie d'Alzheimer des décennies avant l'âge typique du diagnostic.

Les MN sont des affections à long terme qui impliquent la perte de cellules nerveuses dans le cerveau ou le système nerveux, entraînant des problèmes importants de mémoire, de réflexion, d’humeur et de fonction physique. La maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson sont les plus courantes et touchent des millions de personnes dans le monde. À mesure que la population vieillit, le nombre de personnes atteintes de ces pathologies augmente. De nombreux cas sont associés à des facteurs de risque évitables, notamment de mauvaises habitudes de vie, un faible niveau d’éducation ou de revenus et une exposition à la pollution environnementale.

La pollution de l’air est constituée de particules et de gaz nocifs provenant de sources naturelles telles que les incendies de forêt et les activités humaines, notamment la combustion de carburants, le trafic et les émissions des usines. Les particules peuvent transporter des substances toxiques, notamment des métaux lourds, des bactéries et des produits chimiques volatils. Bien que la pollution de l’air soit principalement liée aux maladies cardiaques et pulmonaires, elle est désormais également liée aux lésions cérébrales et à un risque accru de NDS. Certains travailleurs, comme les mineurs, les ouvriers d'usine et les chauffeurs, peuvent être particulièrement exposés.

Comment la pollution de l’air affecte le cerveau

La pollution de l’air peut affecter la santé du cerveau de deux manières principales : directe et indirecte. La voie directe implique des particules ultrafines et certains gaz pénétrant dans la circulation sanguine ou voyageant par le nez jusqu'au cerveau, provoquant potentiellement des dommages à la barrière hémato-encéphalique (BBB) ​​et une inflammation. Certains polluants tels que le dioxyde d'azote (NO₂) se transforment en composés actifs qui affectent le fonctionnement cérébral, tandis que d'autres, comme les composés organiques volatils (COV), s'accumulent dans les tissus cérébraux en raison de leur nature liposoluble. Bien que les preuves des effets directs de ces polluants sur le cerveau restent limitées, des études ont montré que des substances telles que les nanoplastiques, le plomb et le manganèse peuvent traverser la BHE et les cellules cérébrales.

La voie indirecte implique des polluants qui déclenchent une inflammation ou des signaux chimiques (tels que des cytokines, des vésicules extracellulaires ou des exosomes dérivés des poumons/cerveau) dans des organes tels que les poumons ou les intestins. Ces molécules voyagent ensuite dans la circulation sanguine jusqu’au cerveau, perturbant son équilibre et pouvant entraîner des problèmes cognitifs et émotionnels. La pollution de l’air peut également perturber les microbes intestinaux et nasaux et affecter la santé du cerveau via les axes intestinaux et olfactifs du cerveau. Bien que les preuves expérimentales soient encore émergentes, la compréhension de ces mécanismes peut aider à identifier les premiers biomarqueurs des lésions cérébrales environnementales, en particulier chez les populations vulnérables telles que les travailleurs travaillant dans des environnements pollués.

Voies épigénétiques

Les cellules cérébrales libèrent des signaux de détresse dans le sang. Les vésicules extracellulaires transportant le matériel épigénétique des neurones et des astrocytes endommagés pourraient devenir des biomarqueurs reconnaissables à potentiel précoce, générant un « message dans une bouteille » provenant du cerveau.

Les changements épigénétiques régulent la fonction cérébrale sans altérer les séquences d’acide désoxyribonucléique (ADN). Ces changements sont cruciaux pour le développement du cerveau, la plasticité synaptique et la mémoire, mais sont également sensibles aux stress environnementaux tels que la pollution atmosphérique. L’exposition chronique aux polluants peut perturber ces processus épigénétiques, conduisant potentiellement à des MN. Il existe des preuves qu'une telle exposition peut augmenter l'expression de gènes nocifs, réduire l'activité des gènes protecteurs et altérer les acides ribonucléiques (ARN) non codants. Ces changements peuvent survenir bien avant les symptômes, mettant en évidence l’épigénétique comme facteur de risque et biomarqueur précoce de la maladie de Newcastle.

Les polluants présents dans l’air peuvent perturber le fonctionnement cérébral en modifiant les ARN non codants et la méthylation de l’ADN, qui régulent tous deux l’expression des gènes. Des études animales et humaines montrent que ces changements sont associés à une perte de mémoire, une inflammation et des ND. Cependant, la plupart des résultats humains proviennent d’échantillons de sang périphérique et non de tissus cérébraux, ce qui limite 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 aux descendants. La pollution de l’air modifie également la méthylation de l’ADN dans le sang et les tissus cérébraux, augmentant potentiellement le risque de maladie tout au long de la vie, en particulier en cas d’exposition précoce ou à long terme.

Peu d’études ont examiné comment la pollution de l’air affecte les modifications des histones dans les maladies neurodégénératives (ND) en raison de défis techniques. Cependant, les premiers résultats montrent des liens entre la pollution de l'air et l'altération des marqueurs histones, les dommages à l'ADN et la pathologie de la maladie d'Alzheimer chez l'homme et la souris. L'exposition prénatale aux particules influence le développement du cerveau, en particulier chez les hommes, en raison de la déméthylation des histones, mettant en évidence les vulnérabilités spécifiques au sexe. Les particules de plastique et les métaux lourds perturbent également les modifications des histones et provoquent un stress oxydatif, une perte de mémoire et une neuroinflammation. En particulier, certaines preuves expérimentales de modifications des histones (par exemple, modifications induites par le manganèse) proviennent d'études par injection plutôt que d'exposition par inhalation, créant ainsi des incertitudes quant aux risques réels par inhalation. Les inhibiteurs de l'histone désacétylase et des composés tels que le butyrate (étudiés chez des souris exposées au plomb) montrent le potentiel d'inverser certains de ces effets et ouvrent la voie à de futurs traitements contre la ND.

Conclusions

Les travailleurs qui manipulent du plastique sont confrontés à des menaces invisibles. Les nanoparticules provenant des fabricants ou des appareils respiratoires endommagés pénètrent dans le cerveau, provoquant des dommages olfactifs et une inflammation temporaires – des signes avant-coureurs de maladies neurodégénératives.

Des recherches récentes montrent des liens étroits entre la pollution atmosphérique et les NDS, principalement par le biais de changements épigénétiques. Les polluants peuvent altérer la méthylation de l’ADN, l’expression de l’ARN non codant et les modifications des histones, qui contribuent toutes à l’inflammation et aux lésions cérébrales. 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 réelle est complexe, ce qui rend difficile l’étude de ses effets précis. Des facteurs tels que la taille des particules, la santé individuelle et l’exposition précoce au cours de la vie influencent le risque, mais ne sont pas entièrement compris. Les différences anatomiques entre les modèles animaux et humains (par exemple, la structure nasale) compliquent encore davantage la traduction des études sur l'inhalation. La plupart des recherches se concentrent sur les personnes âgées, l’exposition à court terme et un nombre limité de polluants, négligeant les effets précoces et à long terme. Des maladies telles que la sclérose en plaques, la sclérose latérale amyotrophique (SLA) et la maladie de Huntington sont également étudiées.

Les futures études devraient être à long terme, inclure des populations plus jeunes et prendre en compte les contaminants et les voies d'exposition moins étudiés, tels que l'alimentation ou les interactions intestin-cerveau. La combinaison des technologies omiques et de l’intelligence artificielle pourrait aider à identifier des biomarqueurs et conduire au développement de thérapies préventives. Une meilleure protection du travail et de l’environnement, en particulier pour les groupes à haut risque, est également essentielle pour réduire le risque de MN. Aborder les implications réglementaires nécessite la validation d’outils épigénétiques à usage clinique.

Sources :