La pollution atmosphérique et le stress altèrent le développement du cerveau et le comportement social chez les souris mâles
Le smog et le stress pendant la grossesse altèrent les connexions cérébrales chez les souris mâles en développement, mais pas chez les femelles, entraînant un comportement social proche de l'autisme.
L'océanographe navale Carina Block avait l'intuition que les gaz d'échappement des avions à réaction auxquels elle et ses collègues navigatrices étaient régulièrement exposées, combinés au stress professionnel inévitable, entraînaient des effets néfastes sur la santé de leurs enfants. Une nouvelle étude menée sur des souris confirme les soupçons de Mme Block : la pollution atmosphérique et l'insécurité du logement pendant la grossesse entraînent un comportement social proche de l'autisme et un cerveau différent chez les chiots mâles, mais pas chez les femelles. Le système immunitaire semble être en cause.
Le stress lié à l'environnement et au logement modifie le cerveau des souris mâles en développement, ce qui pourrait expliquer des résultats similaires chez l'homme.
Carina Block, Duke University
"J'étais enceinte, stressée, et je travaillais près des avions", se souvient Block. "Je passais devant des gaz d'échappement de kérosène tous les jours. Et mon enfant a fini par développer un trouble du développement neurologique, l'hydrocéphalie."
La fille de Block est aujourd'hui en pleine forme, tout comme Block, qui est maintenant le Dr Block après avoir obtenu son doctorat à l'Université Duke dans les laboratoires du professeur de psychologie et de neurosciences Staci Bilbo, PhD, et du professeur de biologie cellulaire Cagla Eroglu, PhD. Cependant, la nouvelle publication de Block dans l'édition du2 août de Cell Reports fournit des preuves convaincantes que si elle avait été enceinte d'un fils, celui-ci aurait pu naître avec l'autisme.
La pollution atmosphérique, comme les gaz d'échappement émis par les moteurs diesel des camions, est liée à l'augmentation des taux de troubles du développement neurologique, tels que la schizophrénie et l'autisme. Alors que 99 % des habitants de la planète vivent dans des villes où l'air est malsain, seul un enfant sur 44 est diagnostiqué autiste (et quatre fois plus de garçons que de filles).
Pourquoi tout le monde ne développe-t-il pas l'autisme alors ?
"Les toxines environnementales sont pires pour certaines personnes que pour d'autres et ce sont toujours les populations les plus vulnérables qui sont touchées", a déclaré Bilbo. Dans le cas de l'autisme et de la pollution atmosphérique, Bilbo pense que le chaînon manquant est le stress maternel découlant de la pauvreté et de l'insécurité du logement.
"Ce n'est pas que les personnes aisées ne sont pas stressées", a déclaré Bilbo. "Mais c'est différent lorsque vous devez vous inquiéter de l'endroit où vous allez vivre et de savoir si vous êtes en sécurité chez vous".
Bien qu'il existe des données convaincantes chez l'homme soutenant l'affirmation de Bilbo, il est impossible (et non éthique) de tester directement ces idées chez les femmes enceintes afin de découvrir le mécanisme biologique par lequel la pollution atmosphérique et le stress peuvent conspirer pour recâbler le cerveau des enfants en développement.
Pour combler cette lacune, Block et son équipe ont exposé des souris enceintes à des conditions de logement et de qualité de l'air médiocres que de nombreuses personnes endurent chaque jour et ont examiné l'évolution de leur progéniture.
En guise d'indicateur de la pollution atmosphérique, les mères des souris ont été exposées à des particules de gaz d'échappement de diesel, un polluant invisible mais pernicieux que les semi-remorques et les engins de construction crachent régulièrement. Vers la fin de leur grossesse, les mères souris ont subi un autre facteur de stress : un logement insuffisant. Les souris enceintes se voyaient attribuer moins de matériaux de construction que d'habitude pour construire leur nid pour leurs petits.
Malgré tout, les mères stressées sont restées d'excellents parents : elles ont nourri et soigné leurs petits tout autant que celles qui n'avaient pas subi de stress prénatal. Mais alors que leurs filles ont grandi comme prévu, leurs fils ont mal interprété les signaux sociaux tout au long de leur vie. À l'adolescence, les mâles nés de mères exposées au stress et au smog préféraient passer du temps avec un canard en caoutchouc jaune plutôt qu'avec une souris à proximité (les souris préfèrent généralement la compagnie de l'une des leurs plutôt qu'un jouet de bain).
Ensuite, Block et son équipe ont fait ce que n'importe quel neuroscientifique aurait fait : elle a cherché à savoir si les cerveaux avaient été recâblés très tôt, ce qui aurait conduit à des adolescents plus timides. Plus précisément, l'équipe de recherche s'est demandée si les cerveaux masculins n'avaient pas reçu le raffinement nécessaire au début du développement.
Au début de leur vie, tous les animaux naissent avec une surabondance de connexions entre les cellules du cerveau, appelées synapses, qui doivent être réduites en grandissant. Les synapses qui mènent à des tâches réussies, comme ramasser un verre, sont maintenues et renforcées, tandis que les connexions qui mènent à des tentatives ratées sont supprimées.
Les mères stressées qui avaient inhalé des vapeurs de diesel ont donné naissance à des mâles qui, lorsqu'ils étaient tout petits, n'ont pas respecté le calendrier de rasage des synapses dans le cortex cingulaire antérieur (CCA), une région du cerveau importante pour la perception et la production de signaux sociaux. La surabondance de synapses dans cette région semblait expliquer les tendances sociales timides des mâles à l'adolescence, mais laissait ouverte la question de savoir comment un double coup de smog et de stress pendant la gestation stoppait le modelage typique du cerveau.
Pour répondre à cette question, Block et son équipe ont examiné le système immunitaire, et plus précisément les cellules immunitaires du cerveau appelées microglies.
Outre la surveillance des bactéries et des virus, la microglie est également à l'affût des synapses faibles ou mortes, qu'elle s'empresse d'absorber pour aider à mettre de l'ordre dans le cerveau. Block s'est dit que s'il y a plus de synapses que d'habitude, il n'y a peut-être pas autant de microglies dans le cerveau des hommes atteints.
À sa grande surprise, Block a constaté que les adolescents de mères stressées avaient autant de microglies dans le CAC que leurs pairs de mères non stressées. Cependant, le smog et le stress lié au logement font que les microglies ont moins de la protéine qui stimule leur appétit pour les synapses, ce qui explique probablement la surcroissance observée.
À l'âge adulte, tout s'est inversé. Les mâles issus de mères exposées au smog et au stress avaient désormais moins de synapses dans leur CAC et étaient plus grégaires que leurs pairs non exposés. Cette tendance atypique à être plus extraverti que réservé reflétait le comportement et l'activité cérébrale de souris porteuses de gènes liés à l'autisme, récemment décrits par le collaborateur et co-auteur de Block, le professeur de neurobiologie et psychiatre de Duke, Kafui Dzirasa, MD, PhD.
On pense souvent, à tort, que les personnes autistes sont moins sociables, mais Block précise que "si vous avez rencontré une personne autiste, vous avez rencontré une personne autiste".
Dzirasa ajoute que nombre de ses patients autistes échoueraient aux tests de laboratoire standard utilisés pour diagnostiquer les souris, qui consistent essentiellement à cataloguer les rongeurs comme autistes s'ils sont moins enclins à la socialisation. Au lieu de cela, Dzirasa et Block affirment que chez les personnes autistes, il s'agit davantage d'une mauvaise compréhension des signaux et des conventions sociales que d'une introversion inhérente.
Block et Bilbo suggèrent que ce travail fournit un mécanisme clair chez la souris qui pourrait expliquer pourquoi des niveaux élevés de pollution atmosphérique augmentent la probabilité qu'un enfant développe l'autisme uniquement s'il est né dans un quartier pauvre. Ils pourraient également déboucher sur la mise au point de médicaments permettant d'empêcher la microglie d'être manipulée par des facteurs de stress environnementaux, puisque les gaz d'échappement des moteurs diesel et le stress lié au logement déclenchent une réponse immunitaire similaire lorsque les femmes enceintes attrapent la grippe.
Pour l'instant, Bilbo et son équipe espèrent que ces preuves sans équivoque de l'impact du stress et de la pollution atmosphérique pendant la grossesse pousseront les décideurs à promouvoir une législation soutenant les initiatives en faveur de l'air pur et les services sociaux, tels que l'amélioration et l'extension des logements sociaux.
"Vous ne pouvez pas ignorer les résultats mécanistes de cette étude", a déclaré Bilbo. "Cela se produit, et voilà comment".
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Autres actualités du département science
Recevez les dernières actualités du secteur des sciences de la vie
Ne manquez plus aucune actualité : notre newsletter consacrée aux biotechnologies, au secteur pharmaceutique et aux sciences de la vie vous informe tous les mardis et jeudis. Les dernières nouvelles du secteur, les produits phares et les innovations - de manière compacte et compréhensible dans votre boîte de réception. Recherché par nos soins, pour que vous n'ayez pas à le faire.
