Les premières expositions d’un enfant peuvent laisser des signatures biologiques durables. Cette étude montre comment de minuscules couches dans les dents de lait peuvent déterminer quand les métaux peuvent influencer le développement et le comportement du cerveau des années plus tard.

Étude: Les modifications de la fonction cérébrale liées au métabolisme des métaux fœtaux et postnatals sont associées à des déficits comportementaux chez l’enfant. Crédit image : Onjira Leibe/Shutterstock.com

Une nouvelle étude utilisant des biomarqueurs de dents de lait pour retracer l’exposition aux métaux tout au long des périodes fœtales et de la petite enfance a identifié des fenêtres critiques du développement neurologique précoce dans lesquelles de telles expositions sont associées à des différences à long terme de comportement et de mesures cérébrales observées plus tard dans l’enfance et l’adolescence. L’étude a été publiée dans la revue Avancées scientifiques.

Les dents de lait révèlent une chronologie cachée des expositions prénatales

Les facteurs environnementaux, y compris l’exposition aux métaux, interagissent avec des facteurs génétiques pour contribuer au risque de troubles de santé mentale, qui touchent actuellement environ un enfant et un adolescent sur sept dans le monde. Cependant, il est difficile de suivre avec précision les facteurs agissant en début de grossesse.

Pour quantifier rétrospectivement et avec précision l’exposition fœtale, les auteurs de cette étude ont précédemment développé l’utilisation de dents de lait ou de lait comme nouvelle méthode validée. biomarqueur. Ces dents commencent à se développer au cours du deuxième trimestre de la grossesse, fournissant un niveau de détail extraordinaire sur l’exposition à métaux variant dans le temps, semaine après semaine.

Cela a été confirmé par des études antérieures qui démontrent une forte concordance entre les niveaux de métaux dans la dentine dentaire et les biomarqueurs maternels, du cordon et du nourrisson.

Les chercheurs ont examiné les dents de lait d’une cohorte de 489 enfants âgés de 8 à 14 ans, inscrits dans l’étude en cours sur la programmation de la recherche sur l’obésité, la croissance, l’environnement et les facteurs de stress sociaux (PROGRESS). Les dents de lait ont d’abord été échantillonnées aux points correspondant aux dépôts de métaux entre quatre mois de grossesse et dix mois postnatals, avec un point d’échantillonnage tous les 7 à 10 jours.

Cela leur a permis de reconstruire les concentrations hebdomadaires de neuf métaux à partir d’environ 20 semaines avant la naissance jusqu’à environ 40 à 44 semaines après la naissance. Ceux-ci comprenaient le manganèse (Mn), le zinc (Zn), le plomb (Pb), le magnésium (Mg), le lithium (Li), le cuivre (Cu), le strontium (Sr), le baryum (Ba) et l’étain (Sn).

De plus, ils ont évalué le comportement des enfants à l’aide de questionnaires (dans un sous-ensemble de participants) et d’imagerie par résonance magnétique (IRM) de la structure et du fonctionnement du cerveau (dans un sous-ensemble plus petit). Ils ont utilisé trois résultats d’IRM : le volume total du cerveau, l’efficacité du réseau mondial (une mesure de la connectivité fonctionnelle) et l’intégrité de la substance blanche. Ceux-ci se développent au début de la vie, la vitesse de croissance la plus élevée se produisant pendant la période périnatale (autour de l’accouchement).

Il a été rapporté que les différences dans ces phénotypes sont en corrélation avec de mauvais résultats de développement à l’adolescence. Par exemple, les adolescents dont le volume cérébral est réduit sont plus susceptibles de présenter des déficits cognitifs et des maladies psychiatriques.

Une mauvaise intégrité de la substance blanche est liée à un traitement cérébral plus lent, avec une capacité d’attention et des capacités d’apprentissage limitées. Une connectivité fonctionnelle globale réduite est associée à une altération de la fonction exécutive et de la régulation émotionnelle, ainsi qu’à une maladie neuropsychiatrique.

Ils ont constaté que les niveaux de manganèse dans la dentine atteignaient un sommet au cours du deuxième trimestre et diminuaient fortement avant la naissance, avec une diminution moins profonde après la naissance. Les autres métaux, à l’exception du Ba et du Sr, sont restés stables, augmentant légèrement après la naissance.

Association avec des changements de comportement

Ils ont identifié une fenêtre postnatale de 4 à 8 semaines après la naissance, et une autre de 32 à 42 semaines après la naissance, lorsqu’une exposition plus élevée aux mélanges métalliques était associée à un risque d’altérations comportementales plus tard dans la vie.

À 5 semaines contre 38 semaines postnatales, le score de l’indice des symptômes comportementaux (BSI) a augmenté de 0,1 écart type (ET) contre 0,13 ET par quartile d’augmentation de l’exposition, respectivement. Ceux-ci étaient initialement pilotés par Mn et dans la fenêtre ultérieure par Mn, Mg et Sn. Cependant, ces fenêtres ont disparu lorsque les facteurs internalisés et externalisés ont été séparés.

Association avec les phénotypes IRM

Pour les trois phénotypes IRM, des fenêtres de susceptibilité critiques ont été identifiées.

Volume total du cerveau

Entre les semaines postnatales 15 et 43, le volume total du cerveau était inférieur avec une plus grande exposition aux mélanges métalliques. Ainsi, à 32 semaines, au cours du huitième mois postnatal, une augmentation de l’exposition d’un quartile était associée à une réduction de 0,45 SD du volume cérébral total, principalement due à des modifications des niveaux de Zn, Sn et Mn.

Efficacité des fonctions du réseau mondial

L’efficacité du réseau mondial (qui désigne l’efficacité de la communication au sein du cerveau) a diminué de 0,18 SD par quartile d’augmentation de l’exposition à 17 semaines de gestation et de 0,21 SD à 33 semaines postnatales. Ces points se situent dans deux fenêtres critiques : une prénatale (8 à 19 semaines avant l’accouchement) et une postnatale (semaines 17 à 43). Ces associations étaient principalement dues aux variations des taux de Mn prénatals et de Mg et Pb postnatals.

Intégrité de la substance blanche

La substance blanche comprend les voies de connexion des fibres nerveuses. Les chercheurs ont identifié deux fenêtres, une prénatale et une postnatale, où l’exposition au mélange métallique était corrélée à une intégrité réduite de la substance blanche. À 15 semaines prénatales et 33 semaines postnatales, l’intégrité de la substance blanche a diminué respectivement de 0,19 SD et de 0,32 SD par quartile d’augmentation. Ceux-ci étaient liés à des modifications de Mn, Zn, Cu et Mg avant la naissance, et de Mn, Ba et Li après la naissance.

Mécanismes putatifs d’association

Les auteurs soulignent que les sixième à neuvième mois postnatals constituent une fenêtre critique de développement. Durant cette période, les nourrissons commencent à ramper et sont sevrés. Cela peut coïncider avec des possibilités accrues d’exposition et une altération de l’absorption et du métabolisme des nutriments et des toxines, influençant potentiellement la sensibilité aux métaux.

De plus, il s’agit d’une période de plus grande plasticité neurodéveloppementale, avec une maturation continue mais incomplète de la barrière hémato-encéphalique, associée à une croissance cérébrale rapide et à un élagage synaptique.

Les auteurs soulignent le rôle prédominant du Mn, en accord avec des études antérieures montrant sa capacité à perturber le développement neurologique normal à des niveaux élevés pendant des fenêtres critiques. Ils mettent également en évidence les liens existants entre le Zn et le Mg, qui influencent la signalisation nerveuse, et les troubles du développement neurologique tels que les troubles du spectre autistique, le trouble déficitaire de l’attention avec hyperactivité et les problèmes de comportement chez les enfants.

L’étude actuelle s’appuie sur ces résultats en alignant les effets de l’exposition aux métaux, en particulier le Mn, le Mg et le Zn, avec le moment de l’exposition et avec la co-exposition à d’autres métaux qui agissent sur le tissu neuronal.

Limites de l’étude

Les changements cérébraux et les altérations comportementales n’ont pas été examinés chez les mêmes individus, et les effets spécifiques au sexe n’ont pas été testés en raison de la taille insuffisante de l’échantillon. La plupart des participants venaient de quartiers les plus pauvres, ce qui limite la généralisation. L’exposition aux métaux avant le deuxième trimestre n’a pas pu être examinée. Les interactions entre les métaux n’ont pas non plus pu être évaluées. De plus, plusieurs métaux étudiés, tels que le Zn, le Mn et le Mg, sont des nutriments essentiels, et leur carence comme leur excès peuvent être nocifs.

Les expositions dans des fenêtres critiques peuvent façonner le risque de conséquences neurologiques indésirables

Le cerveau en développement est particulièrement vulnérable aux métaux au début de la vie, avec des effets durables jusqu’à l’adolescence.

Différentes périodes de vulnérabilité ont été identifiées pour différents mélanges de métaux, associées à des résultats spécifiques. Les problèmes comportementaux et la réduction du volume cérébral étaient liés aux fenêtres postnatales. À l’inverse, les autres phénotypes IRM étaient associés à une exposition pendant les fenêtres prénatales et postnatales.

Des recherches futures sont nécessaires pour valider ces résultats et remédier aux limites de cette étude. Elle devrait également identifier les périodes sensibles où les facteurs environnementaux perturbent le développement, façonnant ainsi les stratégies préventives de santé publique.

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