De nouvelles recherches suggèrent que même une exposition à court terme à la fumée de bois peut entraîner des réponses neuroinflammatoires persistantes, des modifications de l’activité des cellules immunitaires et des altérations des métabolites cérébraux. Ces effets pourraient contribuer à des déficits cognitifs, des problèmes d’attention et des changements d’humeur. Les résultats ont été publiés dans Journal de neuroinflammation.
La fumée de bois, une composante courante de la pollution atmosphérique dans les régions touchées par les incendies de forêt, est depuis longtemps associée à des effets néfastes sur la santé humaine. Des problèmes respiratoires aux déficiences cognitives, l’impact de la fumée de bois sur le bien-être humain est une préoccupation croissante, en particulier à la lumière de l’augmentation des incendies de forêt dans le monde.
Pour mieux comprendre les effets de la fumée de bois sur le cerveau, un groupe de chercheurs a mené une étude approfondie en utilisant des souris comme organisme modèle. Cette étude visait à découvrir les conséquences neurologiques de l’exposition à la fumée de bois et à faire la lumière sur les mécanismes potentiels sous-jacents à ces effets.
« Nous savons que les vaisseaux sanguins du corps sont une cible indirecte clé des polluants inhalés. La barrière hémato-encéphalique est un lit vasculaire unique, et nous avons émis l’hypothèse que de telles expositions pourraient entraîner une inflammation du cerveau en raison d’effets neurovasculaires », a expliqué l’auteur de l’étude Matthew Campen, professeur à l’Université du Nouveau-Mexique et codirecteur de l’étude. le Centre des Sciences Cliniques et Translationnelles de l’UNM.
Pour mener leurs recherches, les scientifiques ont utilisé un modèle de souris femelle âgée de 8 semaines. Ces souris ont été exposées à la fumée de bois tous les deux jours pendant une période de 2 semaines, simulant un scénario réel d’exposition à la fumée d’un incendie de forêt. La concentration moyenne de fumée de bois pendant l’exposition a été mesurée à 0,5 mg/m3, ce qui correspond aux niveaux d’exposition réels.
Les chercheurs ont ensuite mené une série d’expériences pour étudier l’impact de la fumée de bois sur différents aspects de la santé et de la biologie. Ils ont analysé les cellules endothéliales cérébrovasculaires, l’infiltration de cellules immunitaires dans le cerveau et les changements métabolomiques dans la région hippocampique.
Les chercheurs ont découvert des changements significatifs dans les cellules endothéliales cérébrovasculaires, essentielles à la santé du cerveau. Plus précisément, il y a eu une augmentation du nombre de cellules endothéliales CD31Hi, associées à une réponse anti-inflammatoire. Cette augmentation a persisté jusqu’à 14 jours après l’exposition. En revanche, la population de cellules endothéliales CD31Med, liée à une réponse proinflammatoire, a diminué jusqu’au jour 14 puis est revenue à des niveaux normaux. Ces changements étaient liés à l’expression de divers marqueurs liés à l’inflammation.
Cela indique « que les cellules endothéliales – les cellules qui tapissent les vaisseaux sanguins – tentent activement d’aider à résoudre le problème », a expliqué Campen. « Ils aident initialement à stimuler la neuroinflammation, mais passent rapidement à un comportement anti-inflammatoire.
L’exposition à la fumée de bois a déclenché l’activation des microglies, un type de cellule immunitaire du cerveau. Cette activation a commencé le jour 7 et a persisté jusqu’au jour 28. De plus, les cellules immunitaires périphériques ont commencé à infiltrer le cerveau, avec des augmentations significatives observées au jour 14.
Les neutrophiles, un autre type de cellule immunitaire, ont présenté un schéma de réponse complexe, avec une réduction de leur population au jour 1, une augmentation au jour 14 et une réduction ultérieure au jour 28. Cependant, les neutrophiles restants au jour 28 semblaient être hautement inflammatoires. .
L’analyse métabolomique de la région hippocampique a révélé des changements significatifs dans diverses petites molécules. En particulier, des réductions des métabolites liés à la cognition et à l’humeur ont été constatées, notamment le glutamate, la glutaurine, le 3-MT et le 5α-DHP. Ces résultats suggèrent que l’exposition à la fumée de bois peut avoir un impact sur les fonctions cognitives et l’humeur. De plus, des changements dans les métabolites associés à la voie de synthèse du NAD+, impliquée dans la production et la réparation de l’énergie cellulaire, ont été observés.
Les résultats fournissent la preuve que « les effets neurologiques de l’exposition à la fumée de bois, comme celle des incendies de forêt, peuvent durer des semaines après l’exposition », a déclaré Campen à PsyPost. « Nous ne sommes toujours pas certains de l’ampleur des effets, mais la neuroinflammation peut être à l’origine de troubles de l’humeur, notamment de l’anxiété et de la dépression, et avoir également un impact sur l’apprentissage et la mémoire. Plus préoccupant est l’impact potentiel à long terme sur les maladies neurodégénératives telles que la démence, mais il reste encore beaucoup de travail à faire pour comprendre les liens entre ces expositions et les maladies neurologiques. »
Il est cependant important de reconnaître les limites de cette étude. La recherche a été menée sur des souris et, même si ces résultats fournissent des informations précieuses, leur transposition directe dans la santé humaine nécessite de la prudence. Les souris ne reproduisent peut-être pas parfaitement la complexité des réponses humaines à la fumée de bois.
“Il s’agit d’une étude de la pointe de l’iceberg, et nous devons mieux comprendre comment ces effets neuroinflammatoires favorisent les résultats neurologiques, et nous devons également réaliser que les souris ont probablement des réponses qui peuvent différer de celles des humains”, a déclaré Campen. “En particulier, les conditions d’exposition à la fumée de bois étaient très réalistes et similaires à celles vécues par des millions de personnes aux États-Unis chaque été en raison des incendies de forêt.”
L’étude intitulée « L’inhalation de fumée de biomasse favorise les changements neuroinflammatoires et métabolomiques temporels dans l’hippocampe des souris femelles » a été rédigée par David Scieszka, Yan Jin, Shahani Noor, Ed Barr, Marcus Garcia, Jessica Begay, Guy Herbert, Russell P. Hunter, Kiran Bhaskar, Rahul Kumar, Rama Gullapalli, Alicia Bolt, Mark A. McCormick, Barry Bleske, Haiwei Gu et Matthew J. Campen.