« Petites » particules de la pollution atmosphérique et santé respiratoire de l’enfant Isabelle PIN, Pédiatrie. CHU de Grenoble Valérie Siroux, Johanna Lepeule. INSERM U823

La pollution atmosphérique est un mélange complexe de gaz, de composés volatiles et semi-volatiles et de particules

Particules les PM2,5 proviennent des véhicules diesel (0,1 à 0,3 µm médian), mais sont également constituées de composés organiques comme les HAP, substances mutagènes et cancérigènes. Source : notre-planete.info, 2,5 - < 2,5 Grosses particules (coarse): PM10 Particules fines: PM2,5 Particules ultrafines/nanoparticules < 0,1 µm v v Autres dénominations – – Fumée noire (Black smoke): particules fines de teinte foncée. – – Carbone noir (black carbon): composant des PM. Bon indicateur des processus de combustion dûs au trafic (notamment les diesels) et des particules les plus dangereuses pour la santé qui sont issues du trafic

Composition, origine v v Provenance: – –combustion industrielle (hauts fourneaux et fours) – –Chauffage – –incinérateurs – –transports (notamment routier) u u fraction qui sort des pots d'échappements, u u + mélange hétérogène issu de : l'usure de la chaussée (quartz, gypse...), le sel et le sable utilisés l'hiver, l'usure des pneumatiques (noir de carbone, calcium, soufre, zinc...), oxydes métalliques u u + halogénures, bromures et chlorures de plomb v v Composition variable : constituées de – –charbon (carbone si la combustion est incomplète) – –d'oxydes métalliques – –fer, aluminium... – –ciment, calcaire, silice, goudron. Particule diesel

Mesures v Agences de surveillance de la qualité de l’air mesurent les PM10, bcp plus rarement les PM2,5: –Tête de prélèvement permet de sélecter la taille des particules –Pompe –ancienne méthode: impacteur. Pesée au laboratoire –actuellement: solutions automatiques telles que la micro-balance à variation de fréquence TEOM ou la jauge radiométrique bétà. v Mesures –Masse des particules: en µg/m 3 –Nombre –Composition chimique

Estimation individuelle de l’exposition à la pollution atmosphérique en épidémiologie Type d’approcheRésolution Spatiale Résolution temporelles Commentaires Proximité à des voies de forte circulation +-Pas de mesure des polluants (proxy) Station de surveillance de la qualité de l’air la plus proche ++++Forte variabilité géographique Modèle de dispersion / LUR ++++Les plus utilisés à ce jour Capteurs individuels+++++Coût Durée limitée N limité 6

Station la plus procheModèle de dispersion Exemple : approche station vs modèle de dispersion Source : Ascoparg

Importance de la prise en compte des budgets espace-temps 8 Domicile Station de surveillance Budget espace temps

Fenêtres d’exposition Anténatal nourrisson enfant adulte Prenatal tobacco smoke ++ Diet Nutrition + Antibiotic use + Mode of delivery +/- Air pollution +/- Breastfeeding -- Family size / birth order -- Viral infection + Antibiotics + ETS ++ Exposure to farm animal -- Exposure to pets + Air pollution + Fenêtres d’exposition

Effets à court et long terme de la pollution Exemple avec la fonction ventilatoire Normal: 100% à 20 ans Effets à long terme sur la croissance pulmonaire Effets à long terme sur le déclin accéléré de la fonction pulmonaire Jours Effets à court terme liés à un pic de pollution VEMS % prédit Concentration des polluants de l’air Age Evolution de la fonction ventilatoire (ex VEMS) chez un individu au cours de la vie 10

Effets à court terme v Effet délétère de variations du niveau des différents polluants atmosphériques, et notamment particules, sur différents paramètres de santé respiratoire: –admissions/Cs urgentes pour asthme u 6000 enf hospitalisés pour asthme dans la région d’Atlanta sur 2 ans (Tobert. Am J Epidemiol 2001) Relation avec l’exposition aux PM10: RR 1,04 pour variation de 15  g m 3 –Cs urgentes pour symptômes respiratoires –Aggravation d’un asthme connu u Panel de 113 enfants asthmatiques suivis pendant 2 mois (Yu. Env health Perspect 2000) Augmentation de 14 et 10 % du risque de symptômes pour des variations PM1.0 et PM10. v Les délais d’effets sont difficiles à analyser et varient entre 1 et 5 jours. Barnett. AJRCCM 2005 > 1 an

Effets à long terme: prévalence de l’asthme v Exposition aux PM et prévalence de l’asthme. Projet ESCAPE –projet ESCAPE en 2009 –Exposition estimée de façon identique: Adresse à la naissance et actuelle. Extrapolation arrière pour exposition entre 1995 et 2009 – enfants issus de 5 cohortes de naissance –modèles ajustés sur facteurs de confusion Möller. ERJ 2015

Effets à long terme: incidence de l’asthme v Southern California Children Health Study – Méthodes u Suivi de 2497 enfants âge moyen 6 ans non asthmatiques. 120 développent de l’asthme dans les 3 ans de suivi u Exposition au trafic automobile estimée par un modèle de dispersion développé à la fois pour l’école et le domicile – Résultats u Risque d’asthme augmente en lien avec expositions au trafic automobile – HR 1.51; 95% confidence interval (CI), 1.25–1.82 pour le modèle du domicile – HR 1.45; 95% CI, 1.06–1.98 pour le modèle de l’école – HR = 1.61; 95% CI, 1.29–2.00 pour le modèle combinant les 2 expositions en fonction du temps passé dans chaque zone. Mc Connell. Env Health Persp 2010

Effets à long terme: incidence de l’asthme v Rôle de l’exposition prénatale – Méthodes u 736 enf nés à terme dans la cohorte ACCESS u Modèle complexe d’exposition aux PM2,5 à l’adresse résidentielle des mères pdt la grossesse, moyenne hebdomadaire u Asthme « ever » à 6 ans: 15 % (filles 11,9 %, garçons 17,9 %) Leon Hsu. AJRCCM 2015 u Relation entre l’exposition dans les 2 premiers trimestres (surtout le 2ème) et le risque d’asthme à 6 ans

Effets à long terme v Exposition aux PM et sensibilisation allergique pour ↑ de 2µg/m3 Sensibilisation all extérieurs Sensibilisation all intérieurs Sensibilisation aliments 4 ans Sensibilisation aliments 8 ans Bowatte. Allergy 2015

Effets à long terme v Fonction respiratoire: en transversal –5 921 enfants. EFR mesurée à 6–8 ans. ESCAPE –Exposition à l’adresse de naissance et à l’adresse actuelle –Effet négatif d’une augmentation de l’exposition aux PM.5 à l’adresse actuelle sur le VEMS. Pas de différence entre fille et garçon Gehring. EHP 2015

Effets à long terme v Fonction respiratoire: en longitudinal –Children Health Study. 12 quartiers de Californie du Sud. –EFR à 10 et 18 ans chez 741/1755 enfants –Exposition moyenne du quartier –Effet négatif d’une augmentation de l’exposition par PM2,5 et BC sur la croissance pulmonaire Gauderman. NEJM 2004

Effets à long terme v Fonction respiratoire: en longitudinal –Children Health Study. 5 quartiers de Californie du Sud. –EFR à 10 et 14 ans chez 2120 enf recrutés dans 3 cohortes historiques sur 20 ans –Niveaux moyens d’expositon ont baissé dans tous les quartiers –Effet positif d’une réduction de l’exposition par PM2,5 sur la croissance pulmonaire des adolescents Gauderman. NEJM 2015

Effets à long terme v Infections respiratoires précoces: ESCAPE – enf inclus dans 10 cohortes –Augmentation du risque de PNP avant 2 ans associés à l’augmentation de l’exposition aux PM2,5. Pas de sur-risque identifié pour otite et laryngite PM2,5 PM2,5 absorbance McIntyre. EHP 2014

Santé respiratoire Stress oxydant pulmonaire en réponse aux espèces réactives d’oxygène Stress oxydant / nitrosant Oxydation des composants des cellules Altération cellulaire Activation des macrophage et libération de cytokines Inflammation bronchique Modification de la réponse immune allergique Interaction physique avec les allergènes Polluants liés au trafic Modifier la réponse aux traitements

Conclusions v Confirmation d’un effet néfaste de l’exposition aux PM et santé respiratoire de l’enfant à court et long terme: –Incidence de l’asthme –Infections pulmonaires précoces –Sensibilisation allergique –Croissance de la fonction respiratoire v Valeurs limites pour la protection de la santé humaine – pour les PM10: u 50 µg/m 3 en moyenne journalière, à ne pas dépasser plus de 35 jours par an u 40 µg/m 3 en moyenne annuelle. –Pour les PM2,5, pas de réglementation. Pour l’UE objectif de qualité à 20μg/m3 en moyenne sur l’année. Grenelle de l’environnement souhaitait arriver à 15μg/m 3. L’Organisation Mondiale de la Santé recommande une valeur de 10 μg/m 3. v En fait, il n’y a pas de valeur seuil de toxicité et tout le monde est exposé

Conclusions v Les enfants semblent plus susceptibles à ces effets que les adultes: –Organe en croissance –Plus d’activités extérieures –Respiration plus rapide –moins de défense anti-oxydants –Système immunitaire moins efficace: plus grande susceptibilité aux infections