Lorsqu'il est exposé en laboratoire à des niveaux de pollution comparables à ceux trouvés dans l'atmosphère de la région amazonienne pendant la saison de brûlage des forêts et des cultures, les cellules pulmonaires humaines subissent de graves dommages à l'ADN et cessent de se diviser. Après 72 heures d'exposition, plus de 30 pour cent des cellules cultivées sont mortes. Le principal coupable semble être retene, un composé chimique qui appartient à la classe des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP). Ces résultats ont été rapportés par un groupe de chercheurs brésiliens dans la revue Rapports scientifiques .
"Nous n'avons trouvé aucune information sur la toxicité du rétène dans la littérature scientifique. J'espère que nos résultats serviront d'incitation à des études plus approfondies et à ce que les concentrations environnementales de rétène soient réglementées par les organismes de santé, " a déclaré Nilmara de Oliveira Alves Brito, premier auteur de l'article.
"Quand j'étais en master recherche à l'UFRN, J'ai remarqué que l'exposition des cellules pulmonaires à cette matière particulaire émise par la combustion de la biomasse entraînait des mutations dans l'ADN des cellules pulmonaires, " a déclaré Alves Brito. "Cette étude plus récente visait à étudier les mécanismes par lesquels cela se produit."
Méthodologie
Le premier pas, elle a expliqué, consistait à déterminer la concentration de polluants à utiliser dans les expériences de laboratoire afin de mimer l'exposition subie par les personnes qui vivent dans des zones d'utilisation des terres et de couverture végétale en forte évolution connue sous le nom « arc de déforestation » - 500, 000 kilomètres carrés s'étendant vers l'ouest depuis l'est et le sud du Pará jusqu'au Mato Grosso, Rondônia et Acre.
En utilisant des modèles mathématiques, les chercheurs ont calculé la capacité du poumon humain à inhaler des particules au plus fort de la saison de combustion et le pourcentage de polluants déposés dans les cellules pulmonaires. « Sur la base de cette masse théorique, nous avons déterminé les niveaux de concentration à tester à l'aide de cellules en culture, " a déclaré Alves Brito.
Les polluants utilisés in vitro ont été collectés dans une zone naturelle près de Porto Velho, Rondônia pendant la saison des brûlis, qui culmine en septembre et octobre.
« Les échantillons ont été collectés à l'aide d'un appareil qui aspire de l'air et dépose des particules fines d'un diamètre inférieur à 10 micromètres dans un filtre. Nous étions intéressés par l'étude de ces particules très fines car elles sont suffisamment petites pour pénétrer les alvéoles des poumons. , " a déclaré Alves Brito.
Selon le professeur Paulo Artaxo de l'Université de São Paulo, les filtres ont été gelés peu de temps après la collecte des particules car les composés organiques présents dans le panache de pollution sont très volatils. "Ce matériau a été expédié à São Paulo et dilué dans une solution nutritive, qui a ensuite été appliqué aux cultures cellulaires, ", a-t-il déclaré. "La proportion de polluants utilisés était la même que celle retrouvée dans l'air inhalé par les habitants de Porto Velho."
Les cellules cultivées traitées avec la solution ont été comparées à un groupe de cellules témoins, qui ne recevait que le solvant utilisé pour extraire les polluants des filtres. L'objectif était de confirmer que les effets indésirables observés étaient causés par les particules et non par le solvant.
Effet immédiat
Dans les tout premiers instants de l'exposition, les cellules pulmonaires ont commencé à produire de grandes quantités de molécules pro-inflammatoires. L'inflammation a été suivie d'une augmentation de la libération d'espèces réactives de l'oxygène (ROS), substances qui causent le stress oxydatif. De grandes quantités de ROS causent des dommages aux structures cellulaires.
"Pour comprendre les voies qui induisaient le stress oxydatif, nous avons analysé le cycle cellulaire et constaté qu'il était altéré par une augmentation de l'expression de protéines telles que P53 et P21. Les cellules ont cessé de se répliquer, ce qui suggérait que des dommages à l'ADN se produisaient, " a déclaré Alves Brito.
Les chercheurs ont effectué des tests spécifiques pour confirmer les dommages génétiques. Sur la base de leur observation d'une expression accrue de la protéine LC3 et d'autres marqueurs spécifiques, ils ont également découvert que les cellules entraient dans un processus d'autophagie au cours duquel elles dégradaient leurs propres structures internes.
"Tous ces dégâts ont été observés en seulement 24 heures d'exposition, " Alves Brito a dit. " Comme le temps passait, les dommages génétiques ont augmenté, et les cellules sont entrées dans un processus d'apoptose et de nécrose. » Alors que seulement 2 pour cent des cellules témoins étaient mortes de nécrose après 72 heures, dans la culture traitée avec des polluants, la mortalité cellulaire a atteint 33 pour cent.
"Toutes les cellules ne meurent pas, mais les survivants subissent des dommages à l'ADN, qui peuvent les prédisposer au développement d'un cancer à l'avenir, " a déclaré Alves Brito.
Avant de commencer l'expérience avec des cellules en culture, Alves Brito et ses collaborateurs ont réalisé une analyse des substances présentes dans les particules collectées dans la région amazonienne. Ils ont identifié la présence de plusieurs HAP, dont beaucoup sont connus pour être cancérigènes. Les résultats de cette analyse ont été publiés en 2015 dans la revue Environnement atmosphérique .
« Nous avons observé que le HAP le plus abondant était le rétène, " Alves Brito a déclaré. "Nous avons donc décidé de répéter l'expérience avec les cellules en utilisant cette substance de manière isolée mais à la même concentration que celle trouvée dans la matière particulaire. Nous avons observé que le rétène seul induisait également des dommages à l'ADN et la mort cellulaire."
Selon Artaxo, la mort d'un grand nombre de cellules pulmonaires dans un organisme vivant peut entraîner des problèmes respiratoires et même des maladies graves telles que l'emphysème pulmonaire.
« Dans une étude précédente, nous avons montré que la baisse de la déforestation de 27, 000 km2 en 2004 à 4, 000 km2 en 2012 a évité la mort d'au moins 1 700 personnes de maladies liées à la pollution, " dit-il. " Assez curieusement, la plupart de ces décès ne se seraient pas produits en Amazonie mais dans le sud du Brésil en raison du transport de polluants sur de longues distances et aussi en raison de la densité de population plus élevée de la région. »
Pertinence mondiale
Bien que le rétène ne soit pas émis par la combustion de combustibles fossiles, principale source de pollution des zones urbaines du Brésil, les chercheurs disent que ce composé peut être trouvé dans l'atmosphère à São Paulo et dans d'autres villes, probablement en raison de la combustion de la canne à sucre et d'autres types de biomasse dans les fermes voisines.
Dans l'article, les chercheurs notent que si la plupart des recherches sur l'exposition à la pollution atmosphérique se concentrent sur le rôle des combustibles fossiles dans la pollution atmosphérique, quelque 3 milliards de personnes dans le monde sont exposées à la pollution atmosphérique due à la combustion de la biomasse, y compris l'utilisation du bois ou du charbon comme combustible dans les fourneaux de cuisine ou le chauffage domestique, ainsi que de la déforestation et des pratiques agricoles. De plus, les auteurs ajoutent, quelque 7 millions de morts dans le monde, soit un décès sur huit, résultant de l'exposition à la pollution de l'air, selon un rapport publié par l'Organisation mondiale de la santé (OMS) en 2012.
« La combinaison des incendies de forêt et de l'occupation humaine a transformé la combustion de la biomasse en une menace sérieuse pour la santé publique. La majorité des incendies de forêt se produisent dans l'arc de déforestation, impactant directement plus de 10 millions de personnes dans la région. De nombreuses études ont identifié des effets graves sur la santé humaine, comme l'augmentation de l'incidence de l'asthme, la morbidité et la mortalité, principalement dans les populations les plus vulnérables telles que les enfants et les personnes âgées, ", notent les auteurs.
