Effets des polluants atmosphériques et alimentaires sur l’inflammation et la dysbiose intestinale

Nous avons mis en place plusieurs études mécanistiques pour relier les facteurs de risque environnementaux potentiels au développement ou à la perpétuation des MII. Nous avons précédemment démontré que la consommation orale quotidienne d'aluminium à une concentration observée dans les aliments augmentait la gravité ainsi que la durée de la colite expérimentale (Pineton de Chambrun, Mucosal Immunol, 2014). Pour aller plus loin, nous avons effectué une analyse toxicologique de l'effet de l'aluminium sur les cellules épithéliales intestinales humaines et avons montré que l'aluminium diminuait la viabilité cellulaire par apoptose et génération d'espèces réactives de l'oxygène. L'analyse transcriptomique plaide en faveur d'effets pro-tumorigènes et pro-inflammatoires sur les cellules épithéliales intestinales (Djouina et al., Food Chem Tox 2017). Comme il a été observé que l’aluminium augmentait la perméabilité intestinale, nous avons évalué son rôle potentiel dans le syndrome de l’intestin irritable, une maladie caractérisée par une dysfonction de la barrière intestinale comme caractéristique clé. Nous avons démontré que de faibles doses d'aluminium induisaient une hypersensibilité viscérale chez le rat et la souris et reproduisaient les caractéristiques cliniques et moléculaires du syndrome de l’intestin irritable. En effet, comme observé chez l’homme, les femelles étaient plus sensibles que les souris à l’aluminium, et les mécanismes impliquaient les mastocytes et l’activation du récepteur PAR-2 (Esquerre et al., Cellular and Molecular Gastroenterology and Hepatology, 2018). Nous avons également démontré que l’exposition à l’aluminium induisait la sécrétion de cytokines inflammatoires dans le côlon de patients atteints de la maladie de Crohn, mais pas chez les patients sains. Les patients porteurs d'un polymorphisme génétique en MDR1 ou SLC26A3 ont montré une plus grande susceptibilité à l'inflammation induite par l'aluminium (Djouina et al. Sci de Total Environment 2022)..

A partir d'une approche bibliographique, nous nous sommes intéressés à la mycotoxine déoxynivalénol (DON), contaminant fréquent des céréales et de leurs sous-produits. En raison de ses propriétés toxiques, de sa grande stabilité et de sa prévalence, la présence du DON dans la chaîne alimentaire pourrait représenter un risque majeur pour la santé publique. Cependant, malgré ses effets toxicologiques aigus bien connus, les informations sur les effets néfastes d’une exposition réaliste restent limitées. Nous avons montré que l’exposition orale chronique de souris à des doses de DON pertinentes par rapport à l’exposition humaine induisait l’activation des cellules immunitaires adaptatives dans les ganglions lymphatiques mésentériques, la modification de paramètres inflammatoires dans le côlon et l’iléon, et une dysbiose du microbiote intestinal (Vignal et al., Archives of Toxicology, 2018). Nous avons démontré que l'exposition au DON aux mêmes doses réalistes chez l'homme a aggravé le développement de l'entérite induite par l'indométacine et du cancer colorectal associé à la colite chez la souris (Djouina et al. Sci de Total Environment 2023). Nos résultats suggèrent que le DON pourrait favoriser le développement de maladies inflammatoires intestinales et du cancer colorectal.

Sur la base de résultats épidémiologiques indiquant que l'exposition à la pollution de l'air peut être associée à diverses maladies gastro-intestinales, notamment les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin, nous avons cherché à déterminer les effets à court terme de l'inhalation de particules atmosphériques (PM) urbaines sur l'homéostasie du côlon chez la souris. Comme de nombreuses preuves expérimentales ont montré que les réponses immunitaires dans les muqueuses pulmonaires et intestinales sont étroitement liées et que le dialogue intestin-poumon contrôle des processus physiopathologiques tels que les réponses à la fumée de cigarette et à l'infection par le virus de la grippe, nous avons également effectué des analyses sur la muqueuse pulmonaire. Nous avons montré que l'exposition aux PM urbaines dans une chambre d'inhalation ventilée, pendant 15 jours, à une concentration pertinente au pic d'élévation épisodique de la pollution atmosphérique, induisait un stress oxydatif systémique, recrutait des cellules immunitaires dans les poumons et augmentait les niveaux de cytokines dans les poumons et le côlon. Nous avons également démontré que l’inflammation de faible intensité induite par les particules dans les poumons et le côlon était médiée par le stress oxydatif. En effet, l’administration orale concomitante de l’antioxydant N-acétyl-L-cystéine a inversé tous les effets observés par rapport à l’inhalation de particules (Vignal et al., Particle and Fiber Toxicology, 2017). Nous avons étudié l'impact sur la progéniture de l'exposition maternelle à une atmosphère représentative d'un événement de pollution survenu en 2017 à Pékin. L’exposition in utero à une pollution atmosphérique complexe simulée perturbe la maturation intestinale et le microbiote de la progéniture pendant la transition intestinale de l’allaitement au sevrage et ceci de manière dépendante du sexe (Guilloteau et al. Particle and Fiber Toxicology 2022). Nous avons également démontré que l'inhalation des 4 nanoparticules manufacturées les plus répandues dans l'air, à savoir l'argent (Ag), le dioxyde de titane (TiO2), le titane (Ti) et le dioxyde de silicium (SiO2), module la réponse inflammatoire intestinale et le microbiote chez la souris (Guilloteau et al. Ecotoxicologie et sécurité environnementale 2022).

De plus, comme les microplastiques de polyéthylène (PE) se trouvent dans l’eau, les aliments et les selles humaines, nous avons étudié les effets d’une co-exposition orale à des microplastiques PE de 2 tailles chez la souris. Nous avons observé des altérations histomorphologiques dans tout l'intestin, une altération de la lignée épithéliale, des biomarqueurs de la perméabilité et de l'inflammation ainsi que des cellules immunitaires, et une altération de la composition bactérienne du caecum (Djouina et al. Environmental Research 2022). Nous avons également démontré que la contamination alimentaire par les microplastiques de PE modifie les mécanismes de défense et favorise l'accumulation de lipides, une inflammation de faible intensité et la prolifération cellulaire dans le foie. L'exposition alimentaire au PE aggrave la fibrogenèse dans un modèle de fibrose hépatique induite par le CCl4 (Djouina et al. Ecotoxicology and Environmental Safety 2023).