Les cas de démence augmentent également avec la quantité de particules fines dans une région. Des études récentes montrent comment les particules passent des poumons et du nez au cerveau et peuvent y causer des dommages.

Mon premier jour à Mexico a été difficile. Le smog était si dense que j'avais du mal à respirer en montant les escaliers. Je m'attendais à des maux de tête ; la ville est située sur un plateau à 2250 mètres au-dessus du niveau de la mer, et la teneur en oxygène de l'air est par conséquent plus faible que sur la côte. J'ai toutefois été surpris de constater à quel point l'air chargé de polluants me piquait les yeux et les poumons.

En 1992, les Nations unies ont déclaré que Mexico était la métropole la plus polluée du monde. Depuis, son administration a fait beaucoup d'efforts pour améliorer la situation. Avec quelques succès : La ville est fière, à juste titre, de ses kilomètres de pistes cyclables et de ses parcs luxuriants. Un coup d'œil sur l'horizon flou révèle toutefois que les efforts ne sont pas encore suffisants. La plupart des jours, l'air contient bien plus de particules de suie que les valeurs limites fixées par l'Organisation mondiale de la santé. S'y ajoutent des quantités élevées d'autres polluants. Plus de 9,6 millions de véhicules et environ 50 000 cheminées d'usine crachent leurs gaz d'échappement dans la zone urbaine. Ceux-ci enveloppent la métropole d'un breuvage toxique qui endommage les poumons et le cœur. De nombreux scientifiques s'accordent aujourd'hui à dire que la pollution affecte même le système nerveux.

Une étude publiée en 2018 a trouvé des destructions caractéristiques de la maladie d'Alzheimer dans le cerveau d'habitants de la ville. Les sujets étaient tous âgés de moins de 40 ans. Normalement, les premiers signes de la maladie n'apparaissent qu'à un âge beaucoup plus avancé. La ville de Mexico ne fait pas exception à la règle : Il y a quelques années, une équipe de l'université de Harvard a publié son analyse des des données de dix millions de bénéficiaires américains de Medicare âgés de plus de 65 ans et vivant dans 50 villes différentes du nord-est des États-Unis. Les scientifiques avaient établi une forte corrélation entre certains polluants atmosphériques et la fréquence de plusieurs maladies neurodégénératives, dont la maladie d'Alzheimer..D'autres études ont fourni des résultats similaires. "L'influence de la pollution atmosphérique est en train de devenir l'un des domaines les plus chauds de la recherche sur la maladie d'Alzheimer", explique George Perry, neurobiologiste à l'université du Texas à San Antonio et rédacteur en chef du "Journal of Alzheimer's Disease". De nombreux experts ont reconnu que la pollution de l'air peut contribuer au développement de la maladie, poursuit Perry. Le toxicologue Masashi Kitazawa de l'Université de Californie à Irvine confirme cette évaluation. "Dans la recherche sur la maladie d'Alzheimer, l'effet des gènes joue un rôle important, et pendant longtemps, presque personne ne voulait voir au-delà", dit-il. "Mais depuis trois ou quatre ans, le nombre de travaux établissant un lien entre la pollution de l'air et le déclin cognitif a littéralement explosé". Dans la forme la plus courante de la maladie d'Alzheimer, qui se déclare tardivement, le mode de vie et les effets nocifs de l'environnement pourraient être à l'origine de 40 à 65 pour cent du risque de développer la maladie. La pollution de l'air est l'un des principaux facteurs.

Cerveau chargé de particules fines

Les données relatives aux gouttelettes ou aux particules solides en suspension, remplies de substances toxiques et d'un diamètre d'environ un trentième de cheveu humain, sont particulièrement inquiétantes. Ces particules fines (également appelées PM2_,5 en raison de leur taille spécifique) sont typiquement produites par la combustion de pétrole, de gaz, de charbon et de bois. Ce sont surtout les voitures, les camions et les centrales électriques qui les rejettent. À chaque respiration, les particules pénètrent profondément dans les poumons et, de là, dans le sang. De cette manière, les PM2_,5 ont des effets dévastateurs sur les voies respiratoires et le système cardiovasculaire de l'homme. Les cancers, les crises cardiaques, les accidents vasculaires cérébraux et les décès prématurés augmentent avec la pollution.

"L'influence de la pollution atmosphérique est en train de devenir l'un des domaines les plus chauds de la recherche sur la maladie d'Alzheimer" George Perry

Autrefois, on pensait que le cerveau était protégé contre une telle attaque. Après tout, il dispose de la barrière hémato-encéphalique, une couche de cellules denses qui tapisse les vaisseaux sanguins du cerveau. Cette barrière empêche les substances toxiques de s'infiltrer dans le tissu cérébral à partir du sang. Malheureusement, il existe des preuves convaincantes que les PM2_,5 peuvent néanmoins atteindre le cerveau, et ce de deux manières : premièrement, les particules peuvent modifier la barrière hémato-encéphalique pour la rendre plus perméable aux substances toxiques. Deuxièmement, elles peuvent contourner complètement la barrière en pénétrant dans le nerf olfactif par le nez et en se déplaçant ensuite vers le bulbe olfactif. Il s'avère que le cerveau n'est pas mieux protégé que les autres organes contre les attaques implacables de la pollution atmosphérique.

Des signes précoces de la maladie d'Alzheimer même chez les bébés et les jeunes enfants

Bon nombre des travaux récents qui établissent des liens entre la mauvaise qualité de l'air et les maladies cérébrales se basent sur les recherches de Lilian Calderón-Garcidueñas. Cette neuropathologiste de l'Université du Montana est née non loin de Mexico et a grandi près de la métropole. Depuis des décennies, elle étudie les effets de la pollution sur la santé dans la région. Au début des années 2000, elle a disséqué 32 chiens qui avaient vécu dans le sud-ouest de la ville de Mexico. Elle a trouvé dans leur cerveau des signes de processus dégénératifs.

Cette découverte l'a amenée à examiner des personnes ayant vécu dans des quartiers similaires. Ce qu'elle a vu - des dépôts semblables à ceux des patients atteints d'Alzheimer dans le cerveau de bébés et de jeunes enfants - l'a alarmée. L'exposition à la pollution atmosphérique, écrivait-elle en 2008, devrait être considérée comme un facteur de risque pour la maladie d'Alzheimer. Cela vaut en particulier pour les personnes qui sont plus sensibles à la maladie en raison de leur patrimoine génétique.

Des études plus récentes renforcent les conclusions de Calderón-Garcidueñas. Jennifer Weuve, professeure associée à la Boston University School of Public Health, a dirigé l'une des premières études américaines sur le lien entre la pollution de l'air et les maladies neurologiques. Elle et son équipe ont publié leurs résultats en 2012: "Nous avions deux indications sur le lien entre le vieillissement du cerveau et la pollution atmosphérique", explique-t-elle. Le premier était l'impact sur le système cardiovasculaire : un nombre croissant de crises cardiaques et d'accidents vasculaires cérébraux. "Le cerveau dépend du bon fonctionnement de la circulation sanguine. Cela a donc naturellement suscité des inquiétudes quant au fait que le cerveau pourrait également être affecté".

Le deuxième indice était plus subtil. Les toxicologues ont mené plusieurs études bien contrôlées sur des animaux exposés à de l'air contenant une forte proportion de particules en suspension. En effet, des particules ont alors atteint le cerveau. "Certaines de ces particules contenaient des neurotoxines connues, comme le manganèse. Nous savions que cela ne pouvait pas être bon", explique Weuve.

Entre-temps, les données d'autres études épidémiologiques confirment que les particules fines constituent un facteur de risque. Pour une étude publiée en 2018, les chercheurs avaient suivi la santé de quelque 131 000 Londoniens âgés de 50 à 79 ans pendant huit ans. C'est parmi ceux qui étaient exposés à la pire pollution atmosphérique qu'ils ont compté le plus de cas de démence. Le lien entre la maladie d'Alzheimer et_{les particules} PM2_,5 était particulièrement fort. Une étude menée sur près de 100 000 personnes à Taïwan a abouti à des résultats similaires. Des scientifiques de l'université de Toronto ont analysé les données de 6,6 millions de personnes dans la province canadienne de l'Ontario. Les personnes qui vivaient dans un rayon de 50 mètres autour d'une route principale présentaient un risque de démence supérieur de douze pour cent à celui des personnes qui vivaient à plus de 200 mètres.

Tout est dû au hasard ?

De telles études ont leurs limites. Elles montrent certes quand deux facteurs - dans ce cas, la pollution de l'air et la maladie d'Alzheimer - sont plus souvent associés. Mais elles ne peuvent pas prouver si et comment ils sont liés. Pour cela, il faut des études au cours desquelles des organismes sont exposés de manière ciblée à un facteur de risque présumé. Il serait toutefois contraire à l'éthique de demander à des personnes de s'exposer sciemment à un air pollué pendant des mois ou des années. Mais seules les données issues de telles expériences contrôlées permettent aux chercheurs de déterminer si la pollution de l'air rend les habitants d'une région plus vulnérables à la maladie d'Alzheimer ou si d'autres facteurs sont à la base de l'accumulation de cas de maladie.

"Dans un monde parfait, tout le monde porterait un moniteur de pollution de l'air, ce qui nous permettrait d'obtenir des données en temps réel sur leur exposition aux polluants". Jennifer Weuve

"Dans un monde parfait, tout le monde porterait un moniteur de pollution de l'air, de sorte que nous pourrions obtenir des données en temps réel sur son niveau de pollution", explique Jennifer Weuve. "Mais nous ne vivons pas dans un monde parfait". C'est pourquoi son équipe travaille avec des experts qui établissent des modèles pour estimer la pollution dans une région. Mais cela ne suffit pas : Dans le cas de la maladie d'Alzheimer, c'est l'exposition chronique à long terme qui compte. "Nous ne disposons même pas d'un registre mondial des patients atteints d'Alzheimer, et encore moins de ressources suffisantes pour suivre les gens pendant de nombreuses années avant qu'ils ne développent la maladie". Dans certaines régions du monde, la pollution de l'air est telle que les gens meurent de maladies cardiaques avant même d'avoir pu présenter les symptômes d'une maladie d'Alzheimer qui se déclare tardivement.

Pour étudier plus précisément le lien, les scientifiques utilisent des modèles animaux. Grâce à eux, ils traquent également les mécanismes biologiques qui pourraient être à l'origine du déclin cognitif. En 2015, une équipe dirigée par le neurobiologiste Colin Combs de l'Université du Dakota du Nord a pompé de l'air pollué dans des cages contenant des souris génétiquement identiques. Les chercheurs ont alors fait varier la concentration de polluants et la durée du traitement. Plus la pollution était élevée, plus ils ont observé de dommages chez les animaux. "Nos données soutiennent la théorie selon laquelle une exposition à long terme aux particules fines en suspension dans l'air modifie le cerveau et favorise le développement d'une pathologie précoce de type Alzheimer", explique Combs. En 2018, des scientifiques du Cedars-Sinai Medical Center de Los Angeles ont rapporté que les métaux lourds présents dans l'air pollué pénétraient dans le cerveau des rats après quelques mois seulement. Ces substances y activent apparemment des gènes qui favorisent les processus neurodégénératifs et le cancer.

La pollution de l'environnement endommage les vaisseaux sanguins et augmente ainsi le risque de maladie d'Alzheimer ainsi que d'autres formes de démence. Dans l'ADN de nombreuses personnes atteintes de la maladie d'Alzheimer à un stade tardif, on trouve des variantes de gènes qui les rendent plus vulnérables à la maladie. La pollution atmosphérique pourrait interagir avec certains d'entre eux et favoriser ainsi le développement de la maladie, explique la psychologue clinicienne Margaret Gatz de l'Université de Californie du Sud. Le cerveau des personnes concernées vieillirait alors plus rapidement et un plus grand nombre de leurs neurones mourrait. "Il existe des preuves que les facteurs de risque vasculaires sont plus dangereux pour les personnes porteuses de la variante du gène _APOE4", explique-t-elle, "mais de nombreuses études se sont concentrées sur le risque génétique de la maladie et ont pratiquement ignoré les composantes liées au mode de vie et à l'environnement.

"Ce que les substances toxiques des particules fines font au cerveau coïncide bien avec les idées sur la manière dont les dommages liés à la maladie d'Alzheimer se développent. Comme l'explique la neurotoxicologue Deborah Cory-Slechta du centre médical de l'université de Rochester, les substances stimulent, tant chez les animaux que chez les humains, les cellules immunitaires du cerveau, appelées microglies, à libérer des cytokines. Ces molécules de signalisation aident à contrôler les défenses immunitaires et les inflammations. Dans des conditions normales, cela protège notre cerveau contre les envahisseurs extérieurs.

Une exposition prolongée à l'air pollué peut entraîner une surproduction de cytokines pro-inflammatoires et donc une inflammation chronique, à la suite de laquelle les cellules nerveuses meurent. "Les poussières ultrafines semblent être le facteur le plus important dans ce processus", note Cory-Slechta.

Il est toutefois difficile de déterminer quels composants des particules sont à l'origine des problèmes. "D'une part, nous ne disposons que de très peu de données historiques à ce sujet", explique la chercheuse. Cela rend difficile l'évaluation de la concentration relative des polluants dans l'environnement. D'autre part, ils contiennent de nombreux composants qui ne peuvent guère être testés séparément. Les particules fines dans les gaz d'échappement comprennent des centaines de substances, des substances toxiques comme le dioxyde de soufre et les oxydes d'azote aux particules respirables provenant de l'abrasion des freins, des pneus et des embrayages des véhicules.

Selon Cory-Slechta, les polluants atmosphériques ont tendance à s'accumuler dans le cerveau pendant de nombreuses années. Ce qui y parvient exactement par les poumons n'est pas encore totalement élucidé. En outre, on peut se demander à partir de quand les substances causent des problèmes. "Le fer, le zinc, le cuivre et d'autres métaux sont nécessaires au cerveau, mais seulement en certaines quantités", explique-t-elle. "Trop de fer déclenche un stress oxydatif qui peut entraîner une neurodégénérescence. Certains polluants comme l'aluminium ne jouent pas un rôle essentiel dans le cerveau, mais ont tendance à s'y accumuler et à provoquer une réaction inflammatoire". Les métaux ne sont pas les seuls à poser problème. Les polluants organiques pourraient également être impliqués dans les maladies neurodégénératives, selon la neurotoxicologue.

De la station d'épuration au système nerveux

Il s'agit par exemple des lipopolysaccharides. A l'origine, ils proviennent de bactéries. Ils se répandent dans l'air ambiant à partir des installations de traitement des déchets et d'autres sources. Ils peuvent se fixer sur de minuscules particules et provoquer une réaction inflammatoire dans les poumons lorsqu'ils sont inhalés. Dans le cadre d'études animales, les scientifiques ont démontré que les lipopolysaccharides et d'autres substances organiques peuvent parfois atteindre le cerveau et y provoquer des inflammations et, par la suite, une neurodégénérescence.

Jiu-Chiuan Chen, médecin et épidémiologiste à l'Université de Californie du Sud, s'est spécialisé dans l'étude des polluants atmosphériques dans le cerveau. Bien que l'effet des différents composants soit encore controversé, le mélange contribue clairement à des lésions cérébrales et à des problèmes cognitifs, explique-t-il. Chen a été co-auteur d'une étude publiée en 2019 qui décrivait un lien entre la pollution aux particules fines, les changements structurels dans le cerveau et la perte de mémoire chez les femmes âgées. Lui et ses collaborateurs ont analysé les données d'imagerie et de tests cognitifs à l'aide d'un modèle mathématique qui incluait des valeurs sur la qualité de l'air dans l'environnement de vie des participantes provenant de deux sources différentes.

Mémoire à long terme affaiblie

"Nous avons constaté que la mémoire épisodique s'affaiblissait plus tôt chez les femmes les plus exposées à la pollution", explique-t-il. Ce type de mémoire à long terme permet aux gens de se remémorer une expérience passée - y compris où et quand elle s'est produite et quelles émotions le moment a suscité. Les pertes observées par Chen chez les femmes sont apparues avant même les symptômes de la maladie d'Alzheimer. De plus, les effets ne dépendaient pas de l'état du système cardio-vasculaire des participantes. Il est prouvé que les personnes dont la mémoire épisodique s'affaiblit ont un risque fortement accru de développer la maladie d'Alzheimer.

"Il existe plus de dix études qui établissent un lien entre une exposition élevée aux polluants plus tard dans la vie et la démence", explique Chen. "Les preuves sont assez convaincantes". En revanche, il est moins évident de savoir si l'exposition à la pollution pendant les jeunes années est également un facteur, ajoute-t-il. "Les toxicologues mènent déjà des expériences sur de jeunes animaux, et ils constatent des changements pathologiques. Il semble que de petites particules puissent accélérer le processus de formation de la plaque. Mais nous ne sommes pas encore sûrs que cela se produise également chez l'homme". Il ajoute qu'il pourrait y avoir une composante génétique - l'un ou l'autre est peut-être plus sensible aux effets de la pollution que d'autres pour cette raison. Il est possible qu'il existe un sous-groupe de personnes présentant un risque très élevé. "Nos études actuelles ne sont pas encore assez complètes pour répondre à cette question".

Certains voient aussi un aspect positif dans les connaissances acquises jusqu'à présent : elles offrent la possibilité de prendre des mesures pour réduire le risque de maladie chez de nombreuses personnes. L'épidémiologiste Melinda Power de l'université George Washington étudie les facteurs de risque variables du déclin cognitif et de la démence. "Pour l'instant, il semble que la prévention par la modification des facteurs environnementaux et du mode de vie soit notre meilleure chance", dit-elle, "et l'exposition à la pollution de l'air semble être particulièrement importante".

Les données constituent un argument de poids en faveur de contrôles plus stricts de la qualité de l'air, ajoute l'épidémiologiste Kelly Bakulski de l'Université du Michigan. "Contrairement à nos gènes, nous pouvons influencer les facteurs environnementaux. Si nous éliminons les polluants de notre environnement, cela n'aura pas d'effets néfastes, mais plutôt de nombreux effets positifs", explique-t-elle.

Les changements de mode de vie contribuent également à réduire le risque de maladie. "Il est prouvé que l'activité physique réduit le risque de maladie d'Alzheimer", explique Margaret Gatz. L'activité physique agit en améliorant l'irrigation sanguine du cerveau. De plus, elle augmente la production d'une protéine appelée BDNF, qui favorise la croissance et le maintien des cellules cérébrales. On connaît les ravages causés par la maladie. Il est donc temps de prendre de telles mesures préventives. "Nous avons les moyens de le faire", dit Bakulski, "et vu le risque, nous devons les utiliser".

Auteur :