Introduction
Le placenta, organe vital au développement fœtal, est de plus en plus exposé aux polluants environnementaux. Des études récentes mettent en lumière la capacité de ces polluants à traverser la barrière placentaire et à potentiellement affecter la santé du fœtus. Cet article explore les recherches actuelles sur l'impact des polluants, tels que les nanoparticules de dioxyde de cérium (CeO2), le benzo(a)pyrène (BaP) et les nanoplastiques, sur les cellules du placenta.
Présence de Particules de Pollution dans le Placenta
Une étude britannique a mis en évidence la présence de particules de charbon noir dans le placenta de cinq femmes enceintes. Cette découverte capitale démontre que les particules de pollution inhalées peuvent traverser les poumons et atteindre le placenta via la circulation sanguine. Bien que l'on ignore encore si ces particules atteignent directement le fœtus, les chercheurs soulignent qu'un impact sur le placenta peut avoir des conséquences néfastes sur le développement fœtal. Norrice Liu, coauteure de l'étude, explique que si les particules affectent le placenta, cela aura un impact direct sur le fœtus.
Exposition aux Nanoparticules de Dioxyde de Cérium et au Benzo(a)pyrène
Les polluants sont omniprésents dans l'environnement, et certains peuvent atteindre le placenta pendant la grossesse. Un projet de recherche se concentre sur les effets cellulaires et moléculaires des polluants comme le nanocérium et le benzo(a)pyrène, ainsi que de leurs mélanges, sur le développement et les fonctions placentaires humaines.
Objectifs de l'Étude
Ce projet vise à établir les bases de la toxicologie placentaire en réponse à deux contaminants de la pollution environnementale rencontrés ensemble : le BaP et le nanocérium. Ces polluants sont des contaminants auxquels les femmes enceintes sont quotidiennement exposées, et pour lesquels il existe peu de documentation disponible pour estimer leur toxicité en utilisant des modèles placentaires humains. L'objectif principal est de déterminer les conséquences biologiques d'une exposition au CeO2 NP enrobé de BaP, en utilisant des modèles placentaires ex vivo et in vitro.
Les objectifs spécifiques sont les suivants :
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- Quantifier les niveaux de fond de CeO2 dans le placenta humain pendant la grossesse.
- Évaluer l'accumulation placentaire de ces polluants par perfusion placentaire ex vivo.
- Déterminer la toxicité de ces polluants et leur voie de détoxification en utilisant des cultures primaires de trophoblastes humains.
- Déterminer comment ces polluants en combinaison altèrent l'intégrité et la fonction hormonale de la barrière placentaire humaine, notamment la formation d'un syncytiotrophoblaste (cultures trophoblastes in vitro).
- Caractériser l'impact sur l'homéostasie des mitochondries, un organite majeur impliqué dans la différenciation des trophoblastes et le fonctionnement placentaire.
Les chercheurs émettent l'hypothèse que le revêtement de nanocérium avec du BaP lipophile pourrait modifier les propriétés de surface des NP et augmenter leur internalisation cellulaire, modifier la biopersistance et la toxicité du BaP, altérer la différenciation des trophoblastes, l'homéostasie des mitochondries et la fonction hormonale du placenta.
Modèles Placentaires Utilisés
Pour mener à bien cette étude, différents modèles placentaires sont utilisés :
- Placentas humains : Prélevés à la maternité de Cochin-Port Royal, provenant de grossesses du premier trimestre (interruptions volontaires et légales) et de grossesses à terme (césariennes). Les placentas sont prélevés sur des femmes non-fumeuses et en bonne santé, après avoir obtenu leur consentement écrit.
- Modèle de perfusion des cotylédons ex vivo : Les cotylédons des placentas à terme sont utilisés pour estimer le passage des polluants du compartiment maternel au fœtal.
- Trophoblastes primaires et explants de villosités choriales : Isolés après dissection placentaire et cultivés en tant qu'explants tissulaires pour reproduire le contact entre les villosités placentaires et les contaminants du sang maternel. Les trophoblastes humains sont purifiés à partir de villosités placentaires et cultivés dans un modèle de culture classique, capables de se différencier après 72 heures de culture, ou dans un système double-chambre pour imiter la barrière placentaire.
Polluants Étudiés
Les polluants étudiés dans ce projet comprennent :
- Nanoparticules de CeO2 (NM212, JRC, IHCP) : Fournies par des collaborateurs, utilisées seules, en mélange avec du BaP, ou sous forme de NP enrobées de BaP. Les concentrations utilisées varient entre 0,005 et 10 µg/cm2.
- Benzo(a)pyrène (BaP) : Utilisé à des concentrations comprises entre 0,01 et 4 µM. Pour les expositions combinées, le niveau de BaP ne dépasse pas 1 µM.
Le revêtement de BaP stable de CeO2 NP est déjà réalisé et confirmé par un collaborateur.
Impact des Nanoplastiques sur les Cellules Placentaires
Des recherches récentes se penchent également sur l'impact des nanoplastiques sur les cellules placentaires. Une équipe Inserm de l'université Paris-Cité a prouvé in vitro que des particules nanométriques de polystyrène sont toxiques pour les cellules placentaires humaines.
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Mécanismes de Toxicité des Nanoplastiques
En pénétrant dans les cellules placentaires, les nanoplastiques induisent une réponse inflammatoire et perturbent le fonctionnement cellulaire, notamment la production de la b-hCG, une hormone indispensable au bon déroulement de la grossesse. Les résultats montrent que la réponse des cellules placentaires varie selon la taille et la dose des particules auxquelles elles sont exposées. Les nanoplastiques de petite taille (20 nm) sont plus rapidement internalisés et plus toxiques que ceux de plus grande taille.
Études Complémentaires Nécessaires
Avant de tirer des conclusions définitives, il est nécessaire d'analyser l'effet d'autres types de nanoplastiques que le polystyrène, ainsi que les conséquences d'une exposition plus longue des cellules placentaires. Les chercheurs utiliseront des fragments de placenta humain placés en culture pour mimer une exposition chronique à ces polluants.
Modifications Épigénétiques de l'ADN Placentaire Liées à la Pollution Atmosphérique
Une équipe de recherche de l’Inserm et de l’Université Grenoble Alpes s’est intéressée à la façon dont l’ADN du placenta serait modifié par l’exposition à trois grands polluants aériens : le dioxyde d’azote (NO2), et les particules fines (PM2,5 et PM10).
Impact Différencié Selon le Sexe du Fœtus
En comparant les données obtenues chez près de 1 500 femmes enceintes, elle a ainsi pu observer que l’exposition à ces polluants durant la grossesse était associée à des modifications épigénétiques susceptibles d’altérer le développement du fœtus, en particulier aux niveaux métabolique, immunitaire et neurologique. Les résultats montrent en outre que les périodes de susceptibilité aux polluants de l’air seraient différentes en fonction du sexe du fœtus, impactant ainsi le développement de façon différenciée entre les filles et les garçons.
Méthylation de l'ADN et Développement Fœtal
Les résultats montrent un impact significatif de l’exposition aux trois polluants aériens sur les niveaux de méthylation de l’ADN placentaire concernant des gènes impliqués dans le développement fœtal. Un tiers de ces modifications étaient directement associées avec des indicateurs du développement de l’enfant (poids et taille de naissance, périmètre crânien, durée de la grossesse…).
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D’autres modifications placentaires concernaient des gènes impliqués dans le développement du système nerveux, du système immunitaire et du métabolisme - dont des gènes impliqués dans la survenue du diabète néonatal ou de l’obésité.
Vulnérabilité Différentielle Selon le Sexe
Si ces altérations de la méthylation sont présentes chez les deux sexes, les scientifiques ont également pu mettre en évidence des modifications ayant un impact additionnel et touchant des gènes différents en fonction du sexe de l’enfant à naître. Deux périodes de gestation différentes particulièrement vulnérables aux modifications épigénétiques sous l’effet des polluants émergent dans ces travaux : le début de la grossesse (1er trimestre) chez les garçons et la fin de la grossesse (3e trimestre) chez les filles.
Chez les garçons, ont été détectées des altérations significatives de la méthylation au niveau de gènes impliqués de façon critique dans le développement du système nerveux et de l’intellect. Chez les filles, les méthylations touchaient des gènes impliqués dans le développement fœtal et la régulation du stress oxydatif.
Importance de la Recherche Continue
Ces travaux fournissent donc de nouvelles données concernant les mécanismes épigénétiques impliqués dans la dérégulation de la croissance fœtale sous l’effet de la pollution de l’air et qui pourraient être à l’origine de modifications à long terme du métabolisme.
Implications et Perspectives
L'ensemble de ces études souligne l'importance de comprendre les effets des polluants environnementaux sur le placenta et le développement fœtal. Les résultats mettent en évidence la nécessité de réduire l'exposition des femmes enceintes à ces substances nocives et de développer des stratégies de prévention pour protéger la santé des générations futures.
En s’appuyant sur des bases scientifiques, ce projet et d'autres similaires permettront de donner des recommandations sur l’environnement de la femme enceinte. Il est crucial de poursuivre les recherches pour mieux comprendre les mécanismes d'action des polluants et leurs conséquences à long terme sur la santé des enfants.
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