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Ce que la pollution fait subir au corps humain

Pixabay/Ralf Vetterle

Cet article a été initialement publié en allemand par notre partenaire éditorial Higgs.ch

L’eau, l’air, les sols, notre alimentation… les polluants présents dans l’environnement peuvent pénétrer le corps humain de différentes façons. Dans une nouvelle étude, des chercheurs ont étudié huit circuits par lesquels ces polluants nous affectent.

Pourquoi c’est important. La pollution de l’air, des sols et de l’eau provoque chaque année trois fois plus de morts que le sida, le paludisme et la tuberculose confondus. Certains chercheurs attribuent même plus de morts à la pollution qu’à la guerre. Chaque année, 4,2 millions de personnes meurent prématurément dans le monde, et seulement à cause de la pollution aux particules fines. Les personnes les plus touchées sont celles qui vivent dans des pays à développement industriel rapide, où le niveau de salaire est encore bas.

Le règne de la chimie. De nombreuses substances chimiques, en plus des particules fines, sont rejetées dans l’environnement. Ces dernières 70 années, 140’000 nouvelles substances sont entrées sur le marché, entre autres, des pesticides, d’après les chercheurs de la commission du Lancet sur la pollution et la santé. Environ 5000 de ces produits chimiques sont aujourd'hui largement répandus dans l'environnement.

Or, selon les chercheurs, à peine la moitié de ces produits chimiques ont fait l'objet, avant leur utilisation, d’une évaluation de toxicité adaptée. Les tests de sécurité stricts n’ont été introduits qu'au cours de la dernière décennie et dans quelques pays riches. Les effets et interactions biologiques de ces nouveaux produits chimiques restent, de ce fait, encore largement méconnus.

Les défenses de première ligne. Pour se défendre, le corps humain dispose de plusieurs lignes de défense, de la barrière physique à la réponse immunitaire. Or, le premier contact avec les substances polluantes se fait par la peau, les poumons et les intestins. Ces organes «barrières» déterminent ce que le corps absorbera ou non. Ces trois organes possèdent, à l’interface avec le milieu extérieur (air, bol intestinal, ndlr.), une couche plus imperméable, appelée épithélium. Les cellules de l'épithélium sont étroitement liées et empêchent de nombreuses substances de rentrer dans le corps.

D’après Martin Röösli, professeur d’épidémiologie de l’environnement dans l’institut de médecine tropicale et l’institut de santé publique de Bâle:

«Peu de substances toxiques passent la barrière de la peau. Les poumons et l’intestin représentent une surface de contact plus grande que la peau, mais l’épithélium de l’intestin forme une couche de protection épaisse.»

Restent les poumons. L’épithélium respiratoire est plutôt fin, il est donc plus facile pour les substances toxiques de pénétrer dans le sang. En particulier, les gaz et les particules fines. «Plus la particule est fine, plus il est probable qu’elle se retrouve dans la circulation sanguine», détaille l’épidémiologiste.

Mais même les toxiques qui ne passent pas ces barrières peuvent poser problème. «Les polluants peuvent s’accumuler dans les tissus », explique Martin Röösli. En outre, ces substances peuvent endommager les tissus épithéliaux. Les particules fines, par exemple, attaquent les cellules de nos voies respiratoires et peuvent donc entraîner des maladies respiratoires chroniques.

L’immunité en deuxième ligne. Si des polluants traversent la barrière épithéliale, une deuxième ligne de défense est activée. Celle-ci est systémique: c’est le système immunitaire qui s’active. Certaines substances sont dégradées et éliminées par les cellules immunitaires, tandis que d'autres sont transportées vers d'autres parties du corps, où elles peuvent aussi s'accumuler. Le plomb, par exemple, s'accumule ainsi dans le foie et les reins, ainsi que dans les os, les dents et les cheveux. Martin Röösli:

«Selon le polluant, il faut parfois des mois ou même des années pour que ces substances soient éliminées, par exemple par les selles, l'urine ou la toux.»

Dès que des substances toxiques pénètrent dans notre corps, elles provoquent des réactions indésirables. Les processus biologiques à l’œuvre (stress oxydatif) sont analogues à ceux qui interviennent dans le vieillissement… Peut-on dire que la pollution fait vieillir plus vite? «Oui», répond Martin Röösli:

«Ces polluants stimulent des processus biologiques qui sont les mêmes que ceux du vieillissement, en accélérant cet effet.»

Un problème de dose. On le sait depuis Paracelse: c’est la dose qui fait le poison. Mais les seuils de concentration où une substance devient toxique sont différents pour chaque substance, et même inconnus pour beaucoup d’entre elles. Ces seuils dépendent des propriétés de chacune.

Le plomb, par exemple, présent dans notre environnement via les carburants, les pigments de peinture et certaines activités industrielles, et s'y trouve encore aujourd'hui, est très toxique même en petite quantité. En effet, ce métal lourd se lie très facilement aux protéines, les matériaux de construction de base de l'organisme. En outre, le plomb perturbe la communication entre les neurones. En Suisse, la manipulation du plomb est réglementée par différents textes législatifs afin d’encadrer et réduire l’usage du plomb. Malgré cela, certains sols restent très fortement contaminés.

Huit voies biologiques. Dans cette nouvelle étude publiée dans la revue Cell, des spécialistes en santé environnementale ont distingué huit types d’effets qu’ont des substances toxiques sur notre corps. Ils se sont concentrés sur:

  • les particules fines,

  • la pollution par l'ozone,

  • les métaux lourds

  • les produits chimiques.

Ces réactions au stress environnemental décrivent des processus cellulaires ou moléculaires qui provoquent des maladies chroniques. Cela comprend aussi des pathologies comme le cancer, des maladies des voies respiratoires, du métabolisme et des pathologies cardiaques, et des atteintes du système nerveux.

Pour sélectionner ces huit voies, les chercheurs se sont basés sur trois critères:

  • Il fallait que l’effet biologique soit clairement déclenché par les polluants.

  • Il fallait que l’effet des polluants ait été vérifié expérimentalement sur l’être humain par des études.

  • Enfin, il fallait aussi un lien connu entre les effets biologiques déclenchés et les maladies chroniques considérées.

1 - Stress oxydatif et inflammation

Dans notre corps, des dérivés réactifs de l’oxygène (ROS en anglais) sont créés en permanence. Lorsqu’ils sont produits en excès, cela provoque ce qu’on appelle le stress oxydatif. Si notre corps y est soumis pendant une longue période, notre système immunitaire entre en suractivité. Les cellules immunitaires enclenchent alors des réactions d’inflammation capables de provoquer, entre autres, des maladies chroniques.

Dans notre organisme, le stress oxydatif peut être produit par plusieurs mécanismes. Tout d’abord, lorsque nous vieillissons, certains processus métaboliques ne fonctionnent plus correctement. Mais ces molécules sont aussi produites lorsque nous sommes exposés à certains facteurs environnementaux, comme la pollution aux particules fines.

2 - Mutations génétiques

Les polluants peuvent aussi être mutagènes, ce qui veut dire qu’ils altèrent notre patrimoine génétique. Le nombre de mutations que subissent nos cellules chaque année dépend de nos habitudes de vie, mais aussi de nos expositions environnementales.

Passés 20 ou 30 ans, nous avons déjà accumulé plusieurs centaines de mutations par cellules dans l’œsophage, par exemple. A la soixantaine, ce nombre monte à 2000. Si l’on consomme, par exemple, de l’eau chargé de métaux lourds, ces mutagènes environnementaux peuvent altérer l’ADN de nos cellules.

Le corps répare au moins partiellement certaines de ces modifications génétiques, mais elles peuvent persister et s'accumuler au long de la vie. En effet, les réparations perdent en efficacité avec l’âge. Plus les mutations s'accumulent, plus il est probable qu’un cancer, une maladie respiratoire, cardiovasculaire ou neurologique puisse s’y développer.

3 - Modifications épigénétiques

Au-delà des mutations génétiques, notre environnement peut aussi moduler l’expression de nos gènes sans altérer la séquence d’ADN: c’est ce qu’on appelle l’épigénétique. Si nous sommes exposés à des niveaux élevés de pollution atmosphérique, à des métaux tels que le cadmium et le nickel, et à d'autres produits chimiques nocifs, cela entraîne des modifications de l’expression du génome, avec une augmentation du risque face à certaines maladies. Ces mécanismes épigénétiques peuvent également accélérer le processus de vieillissement. Pour rappel, l’usage du cadmium et du nickel est encadré légalement en Suisse.

4 -Maladies mitochondriales

Les mitochondries sont les organites qui fournissent leur énergie à nos cellules. Elles sont très sensibles au stress oxydatif. Si nous sommes exposés à des particules fines ou à des métaux toxiques présents dans l'air, par exemple, cela peut provoquer leur dysfonctionnement. Et lorsque nos mitochondries ne fonctionnent plus correctement, nous sommes plus susceptibles de développer des maladies chroniques et de vieillir plus rapidement.

5- Perturbateurs endocriniens

Les substances chimiques classées comme perturbateurs endocriniens affectent notre système hormonal. Elles peuvent se lier à nos récepteurs hormonaux et stimuler ou bloquer leur activité. Par conséquent, ces substances affectent la production, la sécrétion et le transport des hormones dans notre corps.

Les perturbateurs endocriniens provoquent ainsi des troubles de notre système immunitaire, accélèrent la dégradation des os, le vieillissement cognitif et la démence. En outre, les polluants peuvent fortement influencer le développement fœtal.

Les chercheurs estiment qu'il existe aujourd'hui sur le marché environ 1500 produits chimiques ayant des effets sur notre équilibre hormonal. C’est deux fois plus que l’estimation de l’OMS il y a huit ans.

Un exemple bien connu de perturbateur endocrinien est celui des substances chimiques produites de façon industrielle telles que les polychlorobiphényles (PCB), extrêmement persistants dans la nature. Ces derniers sont interdits en Suisse depuis 1986. Néanmoins, des quantités importantes de PCB sont encore présentes dans l'environnement.

Le pesticide insecticide organochloré, également connu sous le nom de DDT, fait également partie des substances difficiles à décomposer et qui provoquent des perturbations dans notre système hormonal. Il est également interdit.

6 - Modification de la signalisation cellulaire

Pour communiquer entre elles, nos cellules secrètent des signaux, dont des vésicules extracellulaires. Elles voyagent à travers la circulation sanguine jusqu'aux différents tissus pour transmettre des informations. Des produits chimiques nocifs, métaux lourds ou bisphénol A, peuvent jouer sur ce mécanisme et perturber l'échange d'informations. Mais la question de savoir si cet effet, dans le cas du bisphénol A par exemple, est inquiétant pour la santé, fait toujours débat.

Lorsque nous entrons en contact avec des particules fines et d'autres polluants atmosphériques, ces signaux sont libérés en quantité dans la circulation sanguine, ce qui peut déclencher de nouvelles réponses inflammatoires.

7- Modification du microbiome

Le microbiome de nos trois organes barrières est composé de bactéries, de champignons et d'autres micro-organismes issus de notre environnement. Plus nous entrons en contact avec ces microbes, plus notre microbiome se diversifie.

Cependant, les influences environnementales affectent négativement notre microbiome. Un exemple? L'arsenic. Ce métal hautement toxique a été médiatisé en Suisse en 2002, lorsque les niveaux d'arsenic dans l'eau potable ont dépassé la valeur limite, en particulier dans les cantons montagneux comme le Tessin, le Valais et les Grisons. Il s’agissait d’arsenic d'origine naturelle. Mais si nous sommes exposés à de petites doses de ce métal pendant une longue période, les conséquences sur notre microbiome intestinal peuvent être considérables et favoriser des maladies chroniques.

8- Altération du système nerveux

Les produits chimiques comme le plomb, le méthylmercure et l'arsenic sont toxiques pour le développement du système nerveux de l'enfant. Mais les substances sont également préoccupantes pour les adultes. Le méthylmercure, par exemple, s'est révélé toxique lors d’essais in vitro pour les cellules souches du cerveau et susceptible de modifier l'expression des gènes. En Suisse, il y existe des sols qui sont contaminés par le mercure.

L’étude à la loupe

L’étude. Hallmarks of environmental insults

Le commentaire. Ces huit voies ne sont pas exhaustives. La complexité des processus biochimiques ne peut être entièrement prise en compte dans cette étude. Des recherches supplémentaires sont nécessaires. En outre, pour de nombreuses substances, on ne sait pas exactement à quelles concentrations elles posent réellement problème et, pour certaines, on ne sait même pas si elles posent un problème. Cette étude met simplement en évidence les différents modes d'action des substances toxiques dans l'organisme.

Le niveau de fiabilité. Relu par les pairs.

Le type d'étude. Revue de littérature.

Le financement. Programme de recherche et d'innovation Horizon 2020 de l'Union européenne, Fonds flamand pour la recherche, Belgique, Institut national des sciences de la santé environnementale, Institut national de la santé, États-Unis.

Traduit et adapté de l’allemand par Dorothée Fraleux et Sarah Sermondadaz

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