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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.

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

Il peut être subdivisé en sous-catégories (ex : exposome, domestique, urbain, professionnel…) ou concerner un produit toxique en particulier, notamment s'il peut être bioaccumulé (plomb par exemple en tant que facteur de saturnisme)[1].

Énoncé et histoire du principe

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)[2], a d'abord été proposée par le Dr Christopher Wild, épidémiologiste du cancer britannique, 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[3].

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 »[2]. Ceci passe par l'identification « les changements moléculaires qui sont intermédiaires entre les déterminants sociaux et l'état de la maladie est un moyen de combler le vide. Un autre domaine dans lequel les biomarqueurs et les omiques sont pertinents est l'étude des mélanges »[2]

Le concept de l'exposome puis les manières de l'évaluer ont donné lieu à des discussions animées[4], 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)[2]. Il ne prend pas en compte les facteurs génétiques stricto sensu, mais doit tenir compte de l'épigénétique qui est encore une discipline émergente.

Exposome
Exemple de représentation des facteurs environnementaux caractérisant l'exposome.

Dans les années 2010, certains projets européens récents, tels que HELIX[5], EXPOsOMICS[6],[7] et HEALS[8] et l'initiative américaine HERCULES[9] ont commencé à l'étudier.
Selon Paolo Vineis et al. (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 »[2]. 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 »[2]. Au XXIème 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[2].

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, ou 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[2], mais les biomarqueurs et les technologies omiques pourraient améliorer l'attribution des causes, dont en utilisant mieux les variables instrumentales dans la triangulation[2].

Enjeux

Les enjeux sont principalement environnementaux, de biomonitoring[10] et sanitaires (santé publique, toxicologie globale, oncologie[11], médecine du travail, gériatrie), écologiques (écoépidémiologie…) et de connaissance scientifique (« environnement chimique intérieur »)[12].

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.

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[13].

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 [14] puis dans l'article 1 du projet de loi de santé publique en avril 2019[15]. Améliorer la connaissance de l'exposome est aussi l'une des quatre priorités du PNSE 4, en consultation publique en avril 2019[16].

Notes et références

  1. ↑ 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.
  2. ↑ a b c d e f g h et i (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 )
  3. ↑ Wild 2005
  4. ↑ Rappaport et Smith 2010
  5. ↑ Vrijheid et al. 2014
  6. ↑ Callaway 2012
  7. ↑ Vineis, P., Chadeau-Hyam, M., Gmuender, H., Gulliver, J., Herceg, Z., Kleinjans, J., ... & Probst-Hensch, N. (2017). The exposome in practice: design of the EXPOsOMICS project. International journal of hygiene and environmental health, 220(2), 142-151.
  8. ↑ HEALS 2015
  9. ↑ Hercules 2015
  10. ↑ 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
  11. ↑ 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.
  12. ↑ « 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 médicle 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 Intervenant.e.s : Introduction : Simone Mathoulin-Pélissier A 1'54 : 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 A 18'03 : exemple de projet de recherche : Etude HEMO par Blandine Vacquier, Université de Bordeaux, Inserm UMR1219 A 23'05 : Questions/réponses A 27'15 : 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) A 43'45 : exemple de projet de recherche : projet PRESTIPREV par Raphaëlle Teysseire, ingénieure santé-environnement, ARS Nouvelle Aquitaine, Inserm UMR1219 Bordeaux Population Health Center A 49'20 : Questions/réponses A 56'45 : 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 A 1'18'54 : Question/réponses A 1'21'00 : Mécanismes de l'oncogénèse du cancer du poumon par David Santamaria (PhD), reponsable de l'équipe "Novel mediator in lung oncogenesis" IECB (Institut Européen de Chimie et de Biologie) et Inserm UMR1218 A 1'33'15 : exemple de projet de recherche : Age influence on KRAS-driven lung adenocarcinoma (LUAD) par Tra Ly Nguyen, IECB, Inserm UMR1218 A 1'40'05 : Questions/réponses A 1'45'00 : 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 )
  13. ↑ Rappaport 2011
  14. ↑ « 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 www.assemblee-nationale.fr (consulté le )
  15. ↑ « L'exposome entre dans la loi française », sur Sciences et Avenir (consulté le )
  16. ↑ « 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

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Relation entre génomique, transcriptomique et protéomique
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