La pollution de l’air peut-elle influencer le développement du cerveau des adolescents ? Une nouvelle étude révèle des effets spécifiques au sexe des PM2,5, NO2 et O3 sur la microstructure de la substance blanche

Dans une récente étude publiée sur Place de la recherche* serveur de préimpression, les chercheurs ont étudié les effets stratifiés selon le sexe de l’exposition des enfants aux polluants de l’air ambiant, tels que les particules d’un diamètre inférieur à 2,50 µm (PM_2.5), l’ozone (O₃), et le dioxyde d’azote (NO₂), sur le développement de la microstructure de la substance blanche (MW) au début de l’adolescence.

Étude: Effets spécifiques au sexe sur la façon dont les expositions de l’enfance à de multiples polluants de l’air ambiant affectent le développement de la microstructure de la substance blanche au début de l’adolescence. Crédit d’image : Tridsanu Thopet/Shutterstock.com

*Avis important: Place de la recherche publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, guider la pratique clinique/les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies.

Arrière-plan

Polluants atmosphériques, tels que les PM_2.5 et non₂, provoquent une inflammation pulmonaire et des effets neurotoxiques sur le cerveau, en particulier chez les enfants. Les effets à long terme sur les processus neuronaux dynamiques et les différences entre les sexes restent incertains.

La recherche pourrait aider les décideurs politiques à mettre à jour les évaluations des risques des effets de l’exposition à la pollution atmosphérique sur la santé.

PM accrue_2.5 l’exposition était liée à un RNI plus élevé, indiquant un gonflement ou une activation des cellules de soutien. Cependant, il n’est pas clair si la pollution de l’air affecte la croissance microstructurale de la MW ou l’impact des polluants gazeux critères sur des paramètres spécifiques de la MW.

À propos de l’étude

Dans la présente étude longitudinale, les chercheurs ont évalué les effets stratifiés selon le sexe des PM_2.5NON₂et O₃ exposition sur la microstructure de la matière blanche à l’aide de l’imagerie à spectre de restriction (RSI).

L’étude a inclus 8 182 personnes qui ont participé à l’étude Adolescent Brain Cognitive Development (ABCD), comprenant 21 régions urbaines aux États-Unis (US), qui étaient âgées de ≤ 10,0 ans au départ et maîtrisaient l’anglais.

L’équipe a exclu les personnes ayant des antécédents de troubles neurologiques ou d’autres troubles médicaux, des antécédents de lésions cérébrales traumatiques, des troubles du spectre autistique modérés ou graves, de la schizophrénie, des déficiences intellectuelles, des troubles liés à la consommation d’alcool/de substances, des naissances prématurées (âge gestationnel inférieur à 28,0 semaines), un faible poids à la naissance (en dessous de 1 200,0 g) et les contre-indications de l’imagerie par résonance magnétique (IRM).

Les chercheurs ont étudié l’impact d’une année d’exposition aux PM2,5, NO2 et O3 sur la microstructure de la MW à neuf ans et les altérations des trajectoires de la microstructure de la MW de neuf à 13 ans, stratifiées par sexe.

L’intégrité microstructurale de la MW a été évaluée en quantifiant la diffusion directionnelle restreinte (RND) et la diffusion isotrope normalisée restreinte (RNI) afin d’explorer les mécanismes biologiques contribuant au développement de la microstructure de la MW.

Les concentrations des polluants atmosphériques étudiés (particules = 7,7 ug/m3 ; O₃=19 parties par milliard ; et non₂= 42 parties par milliard) étaient nettement inférieurs aux normes actuelles de l’Environmental Protection Agency (EPA) des États-Unis.

Une modélisation linéaire à effets mixtes a été réalisée pour l’analyse, en ajustant l’origine ethnique, la race, le revenu, le niveau d’instruction des parents, la latéralité, l’urbanité, la saison d’imagerie par résonance magnétique (IRM), les fabricants de scanners, les volumes de voies et les mouvements de la tête. Seules les IRM haute résolution obtenues avant le 1er mars 2020 ont été analysées.

Résultats

Un an de PM_2.5 et l’exposition au NO2 était liée à une diffusion intracellulaire plus élevée, tandis que l’O3 était liée à une diffusion intracellulaire plus faible à l’âge de neuf ans.

De plus, les trois polluants ont affecté les trajectoires de maturation de la MW de 9,0 à 13,0 ans, avec quelques différences basées sur le sexe dans les régions anatomiques et le nombre de voies montrant des trajectoires de diffusion intracellulaire modifiées. Les valeurs RNI et RND ont augmenté avec le temps, passant de 9,0 à 13,0 ans.

Pour RND, les effets des PM_2.5 étaient plus répandus chez les femmes, tandis que l’ozone avait un impact similaire sur les deux sexes et que le dioxyde d’azote avait des effets non significatifs sur les deux sexes.

Pour RNI, dioxyde d’azote et PM_2.5 affecté plus de voies cérébrales chez les femmes avec des effets négligeables chez les hommes. En revanche, l’ozone a exercé plus d’effets dans les voies concernant l’association limbique chez les mâles et a impliqué les voies corticospinales chez les femelles.

Dans les régions mineures du forceps, le RNI chez les hommes a augmenté plus rapidement que chez les femmes avec le temps ; la diffusion directionnelle restreinte a augmenté chez les mâles mais n’a pas été altérée chez les femelles.

À l’âge de neuf ans, chez les garçons, des valeurs RND et RNI plus faibles ont été observées dans presque tous les secteurs, et l’exposition aux PM_2.5 n’a pas significativement modifié la croissance du RNI ou du RND entre neuf et 13,0 ans.

De plus, l’exposition au dioxyde d’azote a eu des effets non significatifs sur la diffusion directionnelle restreinte chez les mâles ou les femelles à l’âge de neuf ans ou sur le développement de la diffusion directionnelle retardée avec le temps.

Dans la plupart des régions MW des femelles, une exposition plus élevée au dioxyde d’azote était associée à des niveaux de RNI plus élevés à neuf ans, mais des augmentations de RNI plus faibles avec l’âge.

Cependant, dans les régions corticales frontales supérieures et inférieures et cingulaires gauches, les valeurs de RNI étaient similaires à neuf ans, mais avec de plus petites augmentations de RNI avec l’âge. Chez les mâles, aucune relation significative entre le dioxyde d’azote et l’âge n’a été observée.

Les voies MW négativement associées à l’ozone et à la diffusion directionnelle restreinte à l’âge de neuf ans comprenaient le fornix et les voies corticospinales du côté gauche chez les mâles et la zone du cingulum parahippocampique gauche et le faisceau frontal-occipital inférieur chez les femelles.

Au-delà des effets de l’ozone à 9,0 ans, une interaction significative entre l’ozone et l’âge a été notée pour le tractus corticostrié supérieur frontal des mâles, avec des concentrations d’ozone plus élevées associées à des augmentations plus importantes du RND au fil du temps.

Cependant, aucune interaction significative entre l’âge et l’ozone chez les femelles n’a été observée. Les concentrations d’ozone ont montré des associations directes avec le RNI à 9,0 ans dans les zones bilatérales du cingulum parahippocampique et les principales régions du forceps chez les hommes, et les voies corticospinales bilatéralement, le corps calleux et le faisceau longitudinal supérieur du lobe pariétal gauche chez les femmes.

Une interaction âge-ozone significative a été observée dans les voies corticospinales droites chez les femmes, avec une exposition plus élevée à l’ozone associée à une diffusion isotrope normalisée restreinte accrue à neuf ans, mais une augmentation plus faible du RNI avec l’âge.

Chez les hommes, l’équipe a observé des interactions ozone-âge pour les zones bilatérales du cingulum parahippocampique, le tractus corticospinal droit et le corps calleux, avec une exposition à l’ozone plus élevée associée à des augmentations plus faibles du RNI de neuf à 13 ans.

Conclusion

Sur la base des résultats de l’étude, l’exposition même à de faibles niveaux de polluants de l’air extérieur affecte le développement microstructural de la MW des jeunes individus, avec des schémas différents observés chez les hommes et les femmes.

Les résultats de l’étude sous-tendent la recommandation de l’Organisation mondiale de la santé (OMS) d’abaisser les normes de qualité de l’air pour protéger la santé cérébrale des jeunes en développement, car les polluants critères ont un impact significatif sur la diffusion intracellulaire isotrope et directionnelle, affectant les voies liées à la projection et à l’association.

*Avis important: Place de la recherche publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, guider la pratique clinique/les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies.