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Exposition des femelles gestantes aux gaz d'échappement de moteurs diesel : effets sur le système olfactif des fœtus et le comportement postnatal.

On sait que la pollution atmosphérique, notamment celle issue des gaz d'échappement de moteurs diesel a un effet négatif sur le système nerveux central des populations humaines directement exposées. Les conséquences sur le cerveau d’une exposition indirecte, en l’occurrence pendant la gestation, en particulier aux particules fines de diesel (PFD), sont moins connues. Elles sont explorées dans cette étude au stade fœtal chez le lapin.

Gaz d'échappement de moteurs diésel © Christine Baly
Par Sylvie André
Mis à jour le 15/05/2019
Publié le 14/05/2019

Les chercheurs de l’unité NeuroBiologie de l’Olfaction (NBO) en collaboration avec deux autres unités et grâce à un financement Anses (EST 2014/1/190) ont étudié les effets à court terme de l'exposition indirecte aux PFD pendant la gestation sur le cerveau en développement chez le lapin choisi comme modèle. La structure du placenta de la lapine est, en effet, plus proche de celle du placenta humain que celle des modèles rongeurs couramment utilisés. Des lapines gravides ont ainsi été exposées par inhalation nasale à l'air filtré (contrôles) ou enrichi en PFD (exposées) avec un taux de particules ajusté à 1 mg / m3 pendant 2 h / jour, 5 jours par semaine, du 3ème jour de la gestation (J3) au 27ème jour (J27). Ce niveau d’exposition est proche de celui subi par les humains lors d'un pic de pollution aux particules fines dans les grandes villes européennes.

schéma du dispositif expérimental. © Inra, Christine Baly
schéma du dispositif expérimental © Inra, Christine Baly

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Des nanoparticules de diesel sont observées dans la muqueuse et le bulbe olfactif des fœtus dont la mère a été exposée

Une première série de résultats montre la présence de nanoparticules (particules ultrafines) provenant des gaz d’échappement de moteur diesel dans le placenta et dans le sang du fœtus, entrainant des signes de retard de croissance foetale voir ici.
Mais ces nanoparticules ont également été trouvées dans les cils et le cytoplasme des neurones sensoriels de la muqueuse olfactive, ainsi que dans le cytoplasme des cellules périglomérulaires des bulbes olfactifs des fœtus dont la mère a été exposée.

Nanoparticules accumulées dans les neurones olfatifs des foetus de lapin. © Inra, Christine Baly
Nanoparticules accumulées dans les neurones olfatifs des foetus de lapin © Inra, Christine Baly

De plus, des hypertrophies cellulaires et axonales sont observées dans les tissus olfactifs, suggérant une perturbation des interactions neuronales. Parallèlement, le dosage des monoamines cérébrales montre que les niveaux sérotoninergiques et dopaminergiques sont affectés dans les bulbes olfactifs de ces fœtus.

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Des conséquences sur l’instinct de survie des lapereaux

Au deuxième jour après la naissance, les lapereaux ont été testés pour leur réactivité à la phéromone mammaire de lapine, la 2-méthyl-3-butyn-2-ol (2MB2), qui participe à l’orientation des nouveau-nés vers les mamelles pour favoriser une tétée efficace et rapide après la naissance. La réponse comportementale de tétée à la 2MB2 est diminuée chez les lapereaux dont les mères ont été exposées, suggérant une altération de la sensibilité olfactive pour la source lactée.

L’exposition pendant la gestation des lapines aux PFD, dans des conditions d’exposition proches de celles rencontrées chez l’homme lors de pics de pollution aux particules fines, altère les tissus olfactifs et affecte la neurotransmission au niveau des bulbes olfactifs au stade fœtal. Ces atteintes sont associées à une modification du comportement du lapereau en réponse à une odeur phéromonale à la naissance. Compte-tenu du continuum anatomique et fonctionnel entre le système olfactif et les autres structures cérébrales, et en raison de l'importance de la neurotransmission dans la plasticité des circuits neuronaux, de telles altérations pourraient s’accompagner de dérégulations dans d’autres régions cérébrales et/ou avoir des conséquences neurocomportementales à long terme. Ces hypothèses feront l’objet des travaux à venir.

Contact(s)
Contact(s) scientifique(s) :

Département(s) associé(s) :
Physiologie animale et systèmes d’élevage
Centre(s) associé(s) :
Jouy-en-Josas

Références

Bernal-Melendez, E.; Lacroix, M.C.; Bouillaud, P.; Callebert, J.; Olivier, B.; Persuy, M.A.; Durieux, D.; Rousseau-Ralliard, D.; Aioun, J.; Cassee, F.; Couturier-Tarrade, A.; Valentino, S.; Chavatte-Palmer, P.; Schroeder, H.; Baly, C., 2019. Repeated gestational exposure to diesel engine exhaust affects the fetal olfactory system and alters olfactory-based behavior in rabbit offspring. Particle and Fibre Toxicology, 16: 17. http://dx.doi.org/10.1186/s12989-018-0288-7