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Exposome

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Certaines maladies (cancers notamment) résultent principalement de facteurs environnementaux, où jouent des synergies complexes (avec ici, à titre d'exemple : la pollution sonore, la pollution lumineuse, la pollution routière, la pollution industrielle, urbaine et agricole de l'air, de l'eau et des sols, et peut être les effets de champs électromagnétiques, du stress professionnel, etc.

Le concept d'exposome désigne le cumul des expositions à des facteurs environnementaux (c'est-à-dire non génétiques) que subit un organisme (organisme humain le cas échéant), de sa conception à sa fin de vie, en passant par le développement in utero, complétant l'effet du génome.

Ces facteurs environnementaux sont externes et internes ; et ils incluent divers agents chimiques biologiquement actifs, des agents biologiques et/ou physiques (rayonnements et bruit notamment), ainsi que des «composantes psychosociales» et socio-économiques influant sur la santé[1].

L'exposome est un concept récent, qui a émergé sous ce nom au début des années 2000. Pour en faciliter l'étude, l'exposome est souvent subdivisé en sous-catégories (ex : exposome domestique, urbain, professionnel…). Il peut aussi ne concerner qu'un produit toxique en particulier, notamment s'il peut être bioaccumulé (plomb par exemple en tant que facteur de saturnisme)[2].

Énoncé et histoire du principe

Dans un premier temps, l'écoépidémiologie s'est centrée sur les effets les plus directement manifestes de l'environnement et de la pollution sur la mortalité, l'exacerbation de certaines maladie, le taux d'hospitalisations[1],[3],[4],[5],[6],[7],[8]…

Puis est apparue la notion holistique d'« exposome » [somme et synergies des expositions tout au long de la vie à des diverses sources externes et internes, d'agents biologique, chimiques, et physiques (ondes et rayonnements inclus)][1].

Elle a d'abord été proposée par le Britannique Christopher Wild, épidémiologiste du cancer, dans un article intitulé « Complementing the Genome with an “Exposome”: The Outstanding Challenge of Environmental Exposure Measurement in Molecular Epidemiology » (Compléter le génome avec un « exposome » : le défi exceptionnel de la mesure de l'exposition environnementale en épidémiologie moléculaire) paru en 2005 dans la revue Cancer Epidemiology, Biomarkers & Prevention, pour notamment attirer l'attention sur la nécessité de mieux comprendre et prendre en compte l'exposition souvent complexe et multiple aux toxiques environnementaux[9].

Les modèles d'exposome cherchent à mieux expliquer la biologie et la santé de l'individu par sa biographie, car « la maladie est le produit de l'histoire individuelle des expositions, superposée à leurs susceptibilités génétiques sous-jacentes »[1]. Ceci passe par l'identification « des changements moléculaires qui sont intermédiaires entre les déterminants sociaux et l'état de la maladie » ; et par l'étude des biomarqueurs et des omiques (génomique, protéomique, métabolomique, métagénomique et transcriptomique)[1].

Le concept de l'exposome, puis les manières de l'évaluer, ont donné lieu à des discussions[10], notamment pour ses «composantes psychosociales» (qui inclut les effets complexes, directs et indirects, des relations sociales et de la position socio-économique de l'individu sur sa santé)[1].

Il ne prend pas en compte les facteurs génétiques stricto sensu, mais cherche à tenir compte de l'épigénétique, qui est encore une discipline émergente.

Exposome
Représentation de l'exposome d'un humain, c'est-à-dire des facteurs environnementaux (non génétiques) nous affectant, de la conception à la fin de vie en passant par le développement in utero, complétant l'effet du génome. Les trois 'cercles', en commençant par le centre sont 1) les facteurs internes à l'organisme, 2) comportementaux et 3) externes. Source : Nathalie Ruaux

Dans les années 2010, des projets européens récents, tels que HELIX[11], EXPOsOMICS[12],[13] et HEALS[14] et l'initiative américaine HERCULES[15] ont commencé à l'étudier.
Selon Paolo Vineis et ses collaborateurs en 2020, il est urgent d'élargir et améliorer les études de cohorte « avec une collecte d'échantillons biologiques bien spécifiée, des données de questionnaire améliorées (y compris des variables sociales) et le déploiement de nouvelles technologies qui permettent une meilleure caractérisation des expositions environnementales individuelles, allant de la surveillance personnelle aux observations par satellite »[1]. Ceci permettrait à l'épidémiologie environnementale de mieux comprendre les causes de morbidité, mortalité, d'exacerbation de certaines maladie et des hospitalisations en intégrant des « résultats subtils liées aux expositions environnementales », et des « biomarqueurs internes d'exposition et de réponse, grâce à l'application de technologies omiques »[1]. Au XXIe siècle, de nouvelles approches et outils, souvent à haute résolution et à haut débit interrogeant plusieurs -omiques (ex. : épigénomique, transcriptomique, protéomique, adductomique et métabolomique) ouvrent de nouvelles portes pour l'étude des effets de l'environnement physique, écologique et social sur la santé et la maladie[1].

L'exposome évolue fortement dans le temps et l'espace, avec l'apparition et la dispersion de nouveaux polluants ou la disparition de certains altéragènes, et en lien avec les modifications environnementales liées à l'effondrement de la biodiversité, au réchauffement ; et c'est un bilan qui ne peut être fait qu'en fin de vie. Il n'est pas encore possible de mesurer ni même de modéliser finement l'exposome complet, en raison de nombreux facteurs de confusion, d'effets complexes de synergies toxiques et de causalité inverse, et de diverses incertitudes[1], mais les biomarqueurs et les « technologies omiques » pourraient améliorer l'attribution des causes, dont en utilisant mieux les variables instrumentales dans la triangulation[1].

Enjeux

Les enjeux sont principalement environnementaux, de biomonitoring[16] et sanitaires (santé publique, toxicologie globale, oncologie[17], médecine du travail, gériatrie), écologiques (écoépidémiologie…) et de connaissance scientifique (« environnement chimique intérieur »)[18].

De nombreux altéragènes biologiques, physiques (radiations) et/ou chimiques pénètrent les organismes, à partir de sources exogènes (air, eau, alimentation, médicaments, radiation), mais aussi à partir de processus endogènes (inflammation, peroxydation lipidique, stress oxydant, maladies et infections du corps ou de la flore intestinale, notamment sources d'endotoxines…). Les facteurs non-génétiques semblent contribuer pour environ 90% aux risques de maladies chroniques, et la grande majorité des expositions cumulées susceptibles d'initier des processus pathologiques n'ont pas été explorés. L'exposome inclut les phénomènes cumulatifs et les effets synergiques, ainsi que l'effet des faibles doses, dans le cas des perturbateurs endocriniens par exemple pour représenter avec plus de justesse la totalité des expositions reçues par un organisme au cours de sa vie, englobant toutes les sources de substances toxiques.

Un autre enjeu est de mieux prendre en compte les inégalités de santé liées au genre[19]. En effet, « les hommes, majoritaires dans l’industrie et le bâtiment, sont exposés à l’amiante, aux solvants diluants, au port de charges lourdes, au bruit », etc. Les femmes, plus nombreuses dans les métiers de commerce, services et soins à la personne, sont exposées aux polluants contenus dans les produits de nettoyage, cosmétiques, tickets de caisse (bisphénols…), etc. (...) « Les femmes sont 70 % des travailleurs pauvres, occupent 82 % des emplois à temps partiel, et forment 85 % des familles monoparentales, dont une sur trois vit sous le seuil de pauvreté » ; les perturbateurs endocriniens par exemple et la baisse de la fertilité affectent différemment les femmes et les hommes ou les personnes transgenres par exemple. Catherine Vidal, neurobiologiste et membre du Comité d’éthique de l’Inserm, appelle en 2023 à mieux reconnaitre la vulnérabilité des femmes face à certains facteurs de risques, dont par exemple : une vulnérabilité durant la grossesse et la période de périnatalité, une vulnérabilité face à certains risques professionnels (troubles musculo-squelettiques chez les infirmières, aides à domicile, caissières et d’ouvrières ; travail de nuit, qui selon l'Inserm accroit de 26 % les risques de cancer du sein), aux risques psychosociaux (liés à la précarité, aux horaires atypiques, au travail discontinu, au manque d’autonomie, à de moindres salaires), ou encore au dérèglement climatique et aux pénuries et migrations qu'il engendre notamment dans les pays du sud[19]. Les femmes sont plus exposées aux habitats insalubres, à la fumée de cuisson, à une charge mentale élevée et aux violences conjugales, elles sont plus souvent des proches aidants et donc à une charge mentale élevée source de troubles psychiques et psychosomatiques avec risque de conduites addictives, idées suicidaires, etc.[19].

L'exposome est pour les scientifiques un cadre nouveau pour l'étude des causes environnementales des maladies chroniques et de maladies encore mal comprises et pour des traitements et soins médicaux plus adaptés à ces maladies. Cependant, Stephen M Rappaport (de l'École de santé publique de l'Université de Californie) insiste sur la nécessité de considérer avec attention les molécules biologiquement actives dans l'« environnement chimique interne » des organismes (de l'homme en santé humaine) pour bien définir les niveaux d'exposition totale, ce qui implique d'avoir une approche top-down basée sur la biosurveillance (analyse de sang, d'urine, biopsies…) sans se contenter d'une approche bottom-up (expositions calculées par déduction à partir d'échantillons d'air, d'eau, de la nourriture, etc.). Selon lui, les échantillons sanguins archivés durant les études prospectives de cohortes faites pour mesurer les effets de produits chimiques toxiques (dont par exemple les électrophiles réactifs, les métaux, les produits métaboliques, des leurres hormonaux, et les composés organiques persistants peuvent donc également être utilisés rétrospectivement.

L'étude de l'exposome devrait favoriser la découverte des principales voies et sources expositions responsables de maladies chroniques encore mal comprises, la science de l'exposition peut jouer un rôle majeur dans la découverte et l'atténuation de ces risques[20].

Reconnaissance

En France, la notion d'exposome a été introduite dans le PNSE 3, puis dans le projet de loi de modernisation du système de santé, étudié au Parlement en 2015. Le principe d'exposome apparaît dans le texte adopté par le Parlement le [21] puis dans l'article 1 du projet de loi de santé publique en avril 2019[22]. Améliorer la connaissance de l'exposome est aussi l'une des quatre priorités du PNSE 4, en consultation publique en avril 2019[23].

Notes et références

  1. ↑ a b c d e f g h i j et k (en) Paolo Vineis, Oliver Robinson, Marc Chadeau-Hyam et Abbas Dehghan, « What is new in the exposome? », Environment International, vol. 143,‎ , p. 105887 (DOI 10.1016/j.envint.2020.105887, lire en ligne, consulté le ).
  2. ↑ Mielke, H. W., Gonzales, C. R., Powell, E. T., & Mielke, P. W. (2017). exposome dynamics of soil lead and children's blood lead pre-and ten years post-Hurricane Katrina: Lead and other metals on public and private properties in the city of New Orleans, Louisiana, USA. Environmental research, 155, 208-218.
  3. ↑ (en) Christopher Paul Wild, « Complementing the Genome with an “Exposome”: The Outstanding Challenge of Environmental Exposure Measurement in Molecular Epidemiology », Cancer Epidemiology, Biomarkers & Prevention, vol. 14, no 8,‎ , p. 1847–1850 (ISSN 1055-9965 et 1538-7755, DOI 10.1158/1055-9965.epi-05-0456, lire en ligne, consulté le ).
  4. ↑ (en) Christopher Paul Wild, « The exposome: from concept to utility », International Journal of Epidemiology, vol. 41, no 1,‎ , p. 24–32 (ISSN 0300-5771 et 1464-3685, DOI 10.1093/ije/dyr236, lire en ligne, consulté le ).
  5. ↑ (en) Stephen M. Rappaport et Martyn T. Smith, « Environment and Disease Risks », Science, vol. 330, no 6003,‎ , p. 460–461 (ISSN 0036-8075 et 1095-9203, DOI 10.1126/science.1192603, lire en ligne, consulté le ).
  6. ↑ (en) P. Vineis, M. Chadeau-Hyam, H. Gmuender et J. Gulliver, « The exposome in practice: Design of the EXPOsOMICS project », International Journal of Hygiene and Environmental Health, vol. 220, no 2,‎ , p. 142–151 (ISSN 1438-4639, DOI 10.1016/j.ijheh.2016.08.001, lire en ligne, consulté le ).
  7. ↑ (en) Gary W. Miller et Dean P. Jones, « The Nature of Nurture: Refining the Definition of the Exposome », Toxicological Sciences, vol. 137, no 1,‎ , p. 1–2 (ISSN 1096-6080 et 1096-0929, PMID 24213143, PMCID PMC3871934, DOI 10.1093/toxsci/kft251, lire en ligne, consulté le ).
  8. ↑ (en) Sonia Dagnino, « Unravelling the Exposome: Conclusions and Thoughts for the Future », dans Sonia Dagnino et Anthony Macherone, Unravelling the Exposome: A Practical View, Springer International Publishing, (ISBN 978-3-030-07739-6, 978-3-319-89320-4 et 978-3-319-89321-1, LCCN 2018952071, DOI 10.1007/978-3-319-89321-1_17, hdl 10044/1/73741, lire en ligne), p. 425-437.
  9. ↑ Wild 2005
  10. ↑ Rappaport et Smith 2010
  11. ↑ Vrijheid et al. 2014
  12. ↑ Callaway 2012
  13. ↑ Vineis, P., Chadeau-Hyam, M., Gmuender, H., Gulliver, J., Herceg, Z., Kleinjans, J., … et Probst-Hensch, N. (2017). The exposome in practice: design of the EXPOsOMICS project. International journal of hygiene and environmental health, 220(2), 142-151.
  14. ↑ HEALS 2015
  15. ↑ Hercules 2015
  16. ↑ Dennis, K. K., Marder, E., Balshaw, D. M., Cui, Y., Lynes, M. A., Patti, G. J., ... & Barr, D. B. (2017). Biomonitoring in the era of the exposome. Environmental health perspectives, 125(4), 502.
  17. ↑ Herceg, Z., Ghantous, A., Wild, C. P., Sklias, A., Casati, L., Duthie, S. J., ... & Kondo, Y. (2018). Roadmap for investigating epigenome deregulation and environmental origins of cancer. International journal of cancer, 142(5), 874-882.
  18. ↑ « Bright Days with BRIO 2020 : De l'épigénome à l'exposome », Session " de l'épigénome à l'exposome" Modérée par Simone Mathoulin-Pélissier (MD, PhD), PU-PH Epidémiologie et Santé Publique, coordonnatrice médicale à la DRCI de l'Institut Bergonié, responsable de l'unité de recherche et d'épidémiologie clinique (UREC). Directrice de l'Isped (Institut en Santé Publique, épidémiologie et développement). Equipe UMR1219 EPICENE (EPIdémiologie du Cancer et Expositions Environnementales)
    Directrice adjointe de BRIO
    Intervenants :
    Introduction : Simone Mathoulin-Pélissier
    À 1 min 54 s : Autour de la notion d'exposome par Isabelle Baldi (MD, PhD), PU-PH Epidémiologie, Médecine du travail et Santé Publique, directrice de l'équipe EPICENE (UMR1219), ISPED; Service Santé au travail - Université de Bordeaux; Service Santé-Travail-Environnement - CHU de Bordeaux
    À 18 min 03 s : exemple de projet de recherche : Etude HEMO par Blandine Vacquier, Université de Bordeaux, Inserm UMR1219
    À 23 min 05 s : Questions/réponses
    À 27 min 15 s : Les micropolluants de l'environnement, par Hélène Budzinski (PhD), directrice de recherche, UMR5805 CNRS-EPOC (Environnements et Paléoenvironnements Océaniques et Continentaux), Laboratoire de Physico et Toxico-Chimie de l'environnement (LPTC)
    À 43 min 45 s : exemple de projet de recherche : projet PRESTIPREV par Raphaëlle Teysseire, ingénieure santé-environnement, ARS Nouvelle Aquitaine, Inserm UMR1219 Bordeaux Population Health Center
    À 49 min 20 s : Questions/réponses
    À 56 min 45 s : Une vision systémique du mécanisme d'action des polluants par Sylvie Bortoli, ingénieure de recherche, faculté des Sciences Fondamentales et Biomédicales, Inserm UMR-S1124 Toxicologie Pharmacologie et Signalisation Cellulaire
    À 1 h 18 min 54 s : Question/réponses
    À 1 h 21 min 00 s : Mécanismes de l'oncogénèse du cancer du poumon par David Santamaria (PhD), responsable de l'équipe "Novel mediator in lung oncogenesis" IECB (Institut Européen de Chimie et de Biologie) et Inserm UMR1218
    À 1 h 33 min 15 s : exemple de projet de recherche : Age influence on KRAS-driven lung adenocarcinoma (LUAD) par Tra Ly Nguyen, IECB, Inserm UMR1218
    À 1 h 40 min 05 s : Questions/réponses
    À 1 h 45 min 00 s : Table ronde "Cancer et environnement : des approches complémentaires" animée par Silviane Darquy, Chargée de recherche, Insem UMR1219 EPICENE et Béatrice Jacques, MCU Collège des Sciences de l'Homme, Chercheuse au centre Emile Durkheim
    Avec Isabelle Baldi, Hélène Budzinski, Sylvie Bortoli et David Santamaria [vidéo] - 2h 20min, sur Siric Brio sur https://www.youtube.com, (consulté le )    .
  19. ↑ a b et c (en-US) Catherine Vidal, « Santé et environnement : mieux prendre en compte la vulnérabilité des populations féminines », The Conversation,‎ (lire en ligne, consulté le ).
  20. ↑ Rappaport 2011.
  21. ↑ « Texte adopté n° 650 - Projet de loi, adopté, par l'Assemblée nationale, dans les conditions prévues à l'article 45, alinéa 4, de la Constitution, de modernisation de notre système de santé », sur assemblee-nationale.fr (consulté le ).
  22. ↑ « L'exposome entre dans la loi française », sur Sciences et Avenir (consulté le ).
  23. ↑ « 4ème Plan national santé environnement : « Mon environnement, ma santé » et consultation publique sur le projet de nouvelle stratégie nationale sur les perturbateurs endocriniens », sur Ministère des Solidarités et de la Santé, (consulté le ).

Annexes

Articles connexes

Bibliographie

Document utilisé pour la rédaction de l’article : document utilisé comme source pour la rédaction de cet article.

  • (en) E. Callaway, « Daily dose of toxics to be tracked », Nature, vol. 491,‎ (lire en ligne) Document utilisé pour la rédaction de l’article
  • (en) S.M. Rappaport et M.T. Smith, « Epidemiology. Environment and disease risks », Science, vol. 330, no 6003,‎ , p. 460-461 = (DOI 10.1126/science.1192603) Document utilisé pour la rédaction de l’article
  • (en) Stephen M. Rappaport, « Implications of the exposome for exposure science », Journal of Exposure Science and Environmental Epidemiology, no 21,‎ , p. 5–9 (DOI 10.1038/jes.2010.50, lire en ligne, consulté le ) ; mis en ligne le 17 novembre 2010 Document utilisé pour la rédaction de l’article
  • (en) M. Vrijheid, R. Slama, O. Robinson, L. Chatzi, M. Coen et al., « The Human Early-Life Exposome (HELIX): Project Rationale and Design », Environ Health Perspect,‎ (DOI 10.1289/ehp.1307204, lire en ligne) Document utilisé pour la rédaction de l’article
  • (en) C.P. Wild, « Complementing the genome with an "exposome": the outstanding challenge of environmental exposure measurement in molecular epidemiology », Cancer epidemiology, biomarkers & prevention, vol. 14, no 8,‎ , p. 1847–1850 (PMID 16103423, DOI 10.1158/1055-9965.EPI-05-0456) Document utilisé pour la rédaction de l’article
  • Warth, B., Spangler, S., Fang, M., Johnson, C. H., Forsberg, E. M., Granados, A., ... & Montenegro-Burke, J. R. (2017). Exposome-scale investigations guided by global metabolomics, pathway analysis, and cognitive computing. Analytical chemistry, 89(21), 11505-11513.

Liens externes

v · m
Relation entre génomique, transcriptomique et protéomique
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