La réglementation actuelle sur la pollution de l'air se concentre principalement sur la masse de particules d'une gamme de taille particulière dans un échantillon, et cela a été utilisé comme marqueur de leur menace pour la santé humaine. Mais ces normes de qualité de l'air ne traitent pas des implications médicales des plus petites particules, ni d'autres attributs qui peuvent être dommageables, comme leur composition chimique.

'(La masse) est en effet une métrique utile, mais peut-être pas assez en soi et la recherche en laboratoire pourrait aider à établir (d'autres) mesures de la qualité de l'air qui sont plus liées à la santé, " a déclaré le Dr Konstantina Vasilatou, qui dirige le laboratoire Particules et aérosols de l'Institut fédéral suisse de métrologie (METAS).

L'air pur provoqué par la réduction du trafic routier et aérien pendant les fermetures de coronavirus, ainsi que des indications selon lesquelles la pollution de l'air peut être liée à des taux de mortalité par coronavirus plus élevés, soulève des questions sur l'effet de la pollution de l'air sur la santé humaine.

Bien que nous sachions que la pollution de l'air peut jouer un rôle important dans les problèmes de santé à long terme tels que les maladies respiratoires et cardiovasculaires, cancer et démence, il y a encore un manque de granularité sur les effets exacts des différents types de particules.

Chimie

En étudiant une classe particulière de polluants atmosphériques, appelés aérosols organiques secondaires, le Dr. Vasilatou vise à évaluer comment leur chimie, ainsi que leurs propriétés physiques, peut affecter les cellules du système respiratoire humain.

Ces polluants se forment lorsque des particules provenant de sources naturelles ou d'origine humaine, y compris la suie des moteurs de véhicules, usines ou incendies, se recouvrent de produits chimiques formés lors de la décomposition des composés organiques volatils (COV) dans l'air. Il peut s'agir de vapeurs de peintures ou de solvants, ou même les produits chimiques naturels qui donnent aux pins leur parfum.

Typiquement, ces composés organiques volatils subissent une oxydation par interactions avec l'ozone, les radicaux oxydes d'azote ou hydroxyles dans l'atmosphère, aidé par la lumière du soleil. Les résidus chimiques qui en résultent, appelée matière organique secondaire, se déposent alors sur les particules ou même fusionnent en de nouvelles.

Le Dr Vasilatou et ses collègues du consortium AeroTox ont mené des expériences pour évaluer comment les particules de carbone pur recouvertes de différentes quantités de matière organique secondaire affectent le tissu pulmonaire ou des sections de la trachée humaine, mesurer leur cytotoxicité - comment ils endommagent et détruisent les cellules, ou provoquer une inflammation.

"Plus nous enduisons ces particules, plus les effets cytotoxiques sont importants, " Le Dr Vasilatou a dit, ajoutant que les premières conclusions du projet sont toujours en cours d'analyse, mais montrent clairement que la chimie des particules enrobées joue un rôle dans la destruction des cellules.

Les chercheurs travaillent toujours pour comprendre comment la masse ou la surface des particules enrobées peuvent affecter les cellules, en plus de leur composition chimique.

Des considérations éthiques excluent de tels tests sur des volontaires humains, mais les chercheurs utilisent des tissus donnés et des échafaudages pulmonaires multicellulaires tridimensionnels, ainsi que de nouvelles méthodes d'interaction aérosol-cellule, pour donner une image plus réaliste de ce qui se passerait pendant l'inhalation, plutôt que de simplement tremper les cellules dans un liquide avec les polluants.

« Nous espérons pouvoir conseiller la politique de santé publique, ou (aider) les autorités sanitaires nationales en fournissant des preuves… pour prendre des décisions plus éclairées, " a déclaré le Dr Vasilatou.

Ce type de recherche pourrait aider à repenser les normes actuelles de pollution de l'air, qui sont généralement régulées par la concentration massique de particules de diamètre inférieur à 10 micromètres (PM10) ou inférieur à 2,5 micromètres (PM2,5).

Ces catégories ne traitent pas de manière adéquate les particules ultrafines en suspension dans l'air (inférieures à 100 nanomètres) qui peuvent être inhalées dans les parties les plus éloignées des poumons, et, selon certaines études, puis traverser dans la circulation sanguine et transporté autour du corps. Ces particules se trouvent généralement en concentrations plus élevées dans les zones à fort trafic routier.

Ultrafin

Certaines recherches épidémiologiques suggèrent que la diminution de la taille des particules peut avoir de graves effets négatifs sur la santé, bien qu'il y ait des résultats incohérents dans l'exploration des associations entre les particules ultrafines et la mortalité et les admissions à l'hôpital.

"Il est important de savoir si ces particules jouent ce rôle négatif sur la santé, car s'ils le sont, alors on peut introduire des approches qui réduisent leur production dans la société, " a déclaré le professeur Frank Kelly, du groupe de recherche environnementale de l'école de santé publique de l'Imperial College de Londres, ROYAUME-UNI.

Une partie de la difficulté de réguler ces particules ultrafines est qu'elles sont plus difficiles à mesurer et à surveiller, nécessitant des équipements plus sophistiqués et coûteux. Il ne serait pas viable d'établir des normes réglementaires qui ne pourraient pas être surveillées efficacement, dit le professeur Kelly.

Il a supervisé un projet de recherche sur la pollution par les particules ultrafines alors qu'il était au King's College de Londres, confirmant les soupçons selon lesquels le trafic routier était une source majeure de polluants ultrafins dans quatre villes européennes aux climats et autres conditions différents.

Mais une découverte surprenante de l'étude Health1UP2 était l'impact notable des émissions des avions sur la qualité de l'air dans les quatre villes-Barcelone, Helsinki, Londres et Zurich, même lorsque les aéroports étaient situés loin du centre urbain.

"De nombreux, à plusieurs kilomètres nous voyions encore ces particules ultrafines provenant des émissions des avions, " a déclaré le professeur Kelly.

Alors que le trafic était le principal contributeur aux concentrations urbaines des particules en suspension dans l'air mesurées, la recherche Health1UP2 a montré que Barcelone a connu un fort effet saisonnier dans l'abondance de particules ultrafines en raison de l'effet du soleil.

Cela était particulièrement visible pendant les mois d'été ensoleillés, lorsque la lumière du soleil jouait un rôle plus important dans la décomposition des gaz dans l'atmosphère et la formation de nouveaux aérosols.

Bien que la recherche Health1UP2 n'ait pas identifié de relation entre les particules ultrafines détectées et les taux de mortalité dans les quatre villes, Le professeur Kelly a déclaré qu'il serait utile pour les recherches futures d'analyser les données pour toute association avec les taux d'hospitalisation pour des problèmes de santé chroniques spécifiques.

Même en l'absence de nouvelles règles pour réduire la production de particules problématiques, cette connaissance peut aider les gens à reconnaître leurs sources et à changer leur comportement et leurs modes de vie afin de réduire leur exposition.