PARIS \u2013\u00a0L\u2019ost\u00e9oporose associ\u00e9e \u00e0 la pollution environnementale est un champ \u00e9mergent de recherche. Ces derni\u00e8res ann\u00e9es, les \u00e9tudes scientifiques sont de plus en plus nombreuses \u00e0 explorer le retentissement de la pollution sur la sant\u00e9 osseuse, d\u00e9crivant un contexte inflammatoire syst\u00e9mique associ\u00e9 \u00e0 des perturbations du m\u00e9tabolisme osseux \u2013 une augmentation de la r\u00e9sorption et une diminution de la formation osseuse.\u00a0<\/p>\n
Deux facteurs de risque majeurs ressortent : l\u2019exposition aux m\u00e9taux lourds et l\u2019inhalation de particules fines (particulate matter ; PM). Une inqui\u00e9tude croissante qui pousse \u00e0 revoir les niveaux d\u2019exposition acceptables et les strat\u00e9gies de r\u00e9duction des risques.\u00a0<\/p>\n
Les explications du Pr Patrice Fardellone, rhumatologue au CHU d\u2019Amiens Picardie, lors de la 39e Journ\u00e9e scientifique du Groupe de recherche sur les ost\u00e9oporoses (16\/01\/26, Paris) [1].<\/p>\n
Une exposition importante au cadmium r\u00e9duirait la densit\u00e9 osseuse<\/p>\n
Les m\u00e9taux lourds pr\u00e9sentent trois caract\u00e9ristiques principales : masse volumique \u00e9lev\u00e9e (>5\u202fg\/cm\u2265), persistance environnementale prolong\u00e9e, et toxicit\u00e9 biologique. Elles s\u2019accumulent dans les organismes, parfois m\u00eame \u00e0 tr\u00e8s faibles doses (bioaccumulation) et le long des cha\u00eenes alimentaires (biomagnification).\u00a0<\/p>\n
Les m\u00e9taux lourds les plus fr\u00e9quemment cit\u00e9s dans la litt\u00e9rature incluent le plomb, le cadmium, l\u2019arsenic, le cobalt et le molybd\u00e8ne, mais aussi le thallium ou encore le barium… Une \u00e9tude am\u00e9ricaine, \u00e0 partir de la base de donn\u00e9es NHANES [2], a analys\u00e9 cinq p\u00e9riodes du 21\u1d49 si\u00e8cle (2005-2006, 2007-2008, 2009-2010, 2013-2014 et 2017-2018) chez 5\u202f745 adultes d\u2019\u00e2ge moyen. Les concentrations de m\u00e9taux lourds ont \u00e9t\u00e9 dos\u00e9s dans le sang et les urines, et 12 mod\u00e8les de machine learning ont \u00e9t\u00e9 appliqu\u00e9s pour \u00e9valuer leur association avec la densit\u00e9 min\u00e9rale osseuse. La perte osseuse \u00e9tait d\u00e9finie par un T-score \u2264 -1, compar\u00e9 \u00e0 un groupe \u00ab normal \u00bb.\u00a0<\/p>\n
Parmi les m\u00e9taux lourds \u00e9tudi\u00e9s, le cobalt, le thorium, le plomb et encore plus le cadmium ont montr\u00e9 l\u2019association la plus fr\u00e9quente avec une DMO plus basse.<\/p>\n
Le cadmium exerce ses effets d\u00e9l\u00e9t\u00e8res sur le tissu osseux par des m\u00e9canismes directs et indirects<\/p>\n
Pr Fardellone<\/p>\n
Le cadmium est absorb\u00e9 par inhalation et ingestion. L\u2019inhalation provient principalement du tabac (1 cigarette contient 0,1\u20130,2\u202f\u00b5g de cadmium) et de diverses activit\u00e9s industrielles (production de batteries nickel-cadmium, colorants, stabilisants thermiques dans le PVC, plastiques, peintures antirouille, feux d\u2019artifice, peintures fluorescentes, etc.).\u00a0<\/p>\n
L\u2019ingestion de cadmium concerne de nombreux aliments, tels que v\u00e9g\u00e9taux, poissons, viandes, abats, fruits de mer et chocolat. L\u2019OMS et la FAO (Food and Agriculture Organization) d\u00e9finissent une dose journali\u00e8re acceptable de 60\u201370\u202f\u00b5g et un apport tol\u00e9rable de 0,4\u20130,5\u202fmg par semaine. \u00ab Le cadmium exerce ses effets d\u00e9l\u00e9t\u00e8res sur le tissu osseux par des m\u00e9canismes directs et indirects \u00bb, d\u00e9crypte le Pr Fardellone.<\/p>\n
Le cadmium favorise l\u2019ost\u00e9oclastogen\u00e8se<\/p>\n
Pr Fardellone<\/p>\n
Concernant son action directe sur les cellules osseuses, le cadmium diminue l\u2019ost\u00e9oformation. Vis-\u00e0-vis des ost\u00e9oblastes, il entra\u00eene une baisse des marqueurs de diff\u00e9renciation (Runx2, ost\u00e9ocalcine), des prot\u00e9ines de la matrice osseuse extracellulaire (collag\u00e8ne de type I), des phosphatases alcalines osseuses, ainsi qu\u2019une augmentation de l\u2019apoptose, avec fragmentation du cytosquelette et de l\u2019ADN. \u00bb\u00a0<\/p>\n
A l\u2019inverse, le cadmium favorise l\u2019ost\u00e9oclastogen\u00e8se : \u00ab le cadmium favorise l\u2019augmentation en nombre des ost\u00e9oclastes et leur activit\u00e9 cellulaire (\u00e9l\u00e9vation de la PTH et du RANKL). Indirectement, l\u2019effet du cadmium passe par le rein avec une diminution de la synth\u00e8se de la forme active de la vitamine D (1,25(OH)\u2082D) et ses cons\u00e9quences – une augmentation de la calciurie et une phosphaturie). \u00bb\u00a0<\/p>\n
R\u00e9cemment, une \u00e9tude (labellis\u00e9e PROSPERO, garantie d\u2019une qualit\u00e9 m\u00e9thodologique), a analys\u00e9 pr\u00e8s de 8\u202f000 femmes \u00e2g\u00e9es de plus de 50 ans [3] et \u00e9valu\u00e9 l\u2019exposition au cadmium : que celle-ci soit \u00e9lev\u00e9e ou faible, elle est associ\u00e9e \u00e0 un doublement du risque d\u2019ost\u00e9oporose d\u00e9finie par densitom\u00e9trie (T-score \u2264 -2,5 \u00e0 n\u2019importe lequel des sites classiques). Pour un niveau d\u2019exposition \u00e9lev\u00e9, le risque relatif \u00e9tait de 1,95 (IC 95\u202f% : 1,39-2,73, p < 0,001) et pour un niveau faible, de 1,99 (IC 95\u202f% : 1,04-3,82, p = 0,040).<\/p>\n
Les particules ultrafines circulant dans le sang peuvent induire un \u00e9tat d\u2019inflammation syst\u00e9mique, d\u2019o\u00f9 un retentissement potentiel sur le tissu osseux.<\/p>\n
L\u2019exposition chronique aux particules fines : une majoration de la perte osseuse<\/p>\n
Les particules fines sont des particules solides ou liquides en suspension dans l\u2019air, de taille inf\u00e9rieure \u00e0 10\u202f\u00b5m. Les PM10 (diam\u00e8tre \u2264 10\u202f\u00b5m) p\u00e9n\u00e8trent dans les voies respiratoires sup\u00e9rieures, les PM2,5 (diam\u00e8tre \u2264 2,5\u202f\u00b5m) atteignent les alv\u00e9oles pulmonaires, et les PM0,1 ou ultrafines (diam\u00e8tre \u2264 0,1\u202f\u00b5m) peuvent passer dans la circulation sanguine.\u00a0<\/p>\n
Ces particules proviennent de sources naturelles, comme les poussi\u00e8res d\u00e9sertiques, les embruns, les volcans et les pollens, mais \u00e9galement de sources anthropiques, principalement les v\u00e9hicules et le chauffage au bois, suivis par l\u2019industrie pour le ph\u00e9nom\u00e8ne de combustion, l\u2019agriculture (ammoniac) et le tabagisme.\u00a0<\/p>\n
La taille des particules d\u00e9termine leur localisation dans le tractus respiratoire : les plus grosses entra\u00eenent des complications respiratoires telles que l\u2019asthme et la bronchite, tandis que les particules ultrafines circulant dans le sang peuvent induire un \u00e9tat d\u2019inflammation syst\u00e9mique, d\u2019o\u00f9 un retentissement potentiel sur le tissu osseux.<\/p>\n
L\u2019exposition aux PM2,5 est associ\u00e9e \u00e0 une diminution significative de la densit\u00e9 min\u00e9rale osseuse au col f\u00e9moral et au rachis lombaire.<\/p>\n
Sur ce sujet des PM, une \u00e9tude italienne conduite par l\u2019Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale a \u00e9valu\u00e9 l\u2019exposition aux particules fines chez 59\u202f950 femmes sur une p\u00e9riode de pr\u00e8s de quatre ans, de juin 2016 \u00e0 janvier 2020 [4]. La r\u00e9partition g\u00e9ographique des concentrations de PM2,5 montre, sans surprise, une pollution plus \u00e9lev\u00e9e autour des grandes agglom\u00e9rations et dans le nord industriel de l\u2019Italie, par rapport au sud plus rural. L\u2019analyse r\u00e9v\u00e8le que l\u2019exposition aux PM2,5 \u2013 mais non aux PM10 \u2013 est associ\u00e9e \u00e0 une diminution significative de la densit\u00e9 min\u00e9rale osseuse au col f\u00e9moral et au rachis lombaire.\u00a0<\/p>\n
Effets d\u00e9l\u00e9t\u00e8res des polluants gazeux sur l\u2019os, signal discordant de l\u2019ozone<\/p>\n
Une analyse men\u00e9e chez 9\u202f041 femmes de la cohorte WHI (\u00e2ge moyen 63,3 \u00b1 7,4 ans) a \u00e9valu\u00e9 l\u2019exposition aux particules fines (PM10) et aux polluants gazeux (NO, NO2, SO2) sur des p\u00e9riodes de 1, 3 et 5 ans pr\u00e9c\u00e9dant la mesure de densit\u00e9 min\u00e9rale osseuse (DMO)[5]. L\u2019exposition \u00e0 ces polluants sur toutes les p\u00e9riodes consid\u00e9r\u00e9es est n\u00e9gativement corr\u00e9l\u00e9e \u00e0 la DMO \u00e0 l\u2019ensemble des sites \u00e9tudi\u00e9s.\u00a0<\/p>\n
\u00ab Cela illustre le fait qu\u2019au-del\u00e0 des particules fines, d\u2019autres polluants atmosph\u00e9riques sont impliqu\u00e9s, tels que le dioxyde de soufre, l\u2019ozone, le monoxyde d\u2019azote et le dioxyde d\u2019azote, souligne le Pr Fardellone. Ces compos\u00e9s ont montr\u00e9 des effets d\u00e9favorables sur le tissu osseux dans plusieurs travaux. \u00bb<\/p>\n
Des synergies entre certains polluants ont \u00e9t\u00e9 mises en \u00e9vidence<\/p>\n
Pr Fardellone<\/p>\n
Et en particulier l\u2019ozone (O3), comme c\u2019est le cas dans une \u00e9tude men\u00e9e \u00e0 Ta\u00efwan [6]. Deux bases de donn\u00e9es ont \u00e9t\u00e9 combin\u00e9es : la Taiwan Biobank, incluant 4\u202f595 volontaires \u00e2g\u00e9s de 30 \u00e0 70 ans sans ant\u00e9c\u00e9dent de cancer, et la Taiwan Air Quality Monitoring Database, avec 74 stations de mesure des polluants atmosph\u00e9riques.\u00a0<\/p>\n
L\u2019analyse a montr\u00e9 que plusieurs polluants \u00e9taient n\u00e9gativement corr\u00e9l\u00e9s \u00e0 la densit\u00e9 min\u00e9rale osseuse. Les PM2,5 et PM10 n\u2019ont pas montr\u00e9 d\u2019association significative avec le T-score tandis que l\u2019ozone pr\u00e9sentait une association positive (coeff. non standardis\u00e9 \u03b2 = 0,015, IC 95\u202f% : 0,004 \u00e0 0,026, p = 0,008).\u00a0<\/p>\n
Le monoxyde de carbone (-0,809, IC 95\u202f% : -1,043 \u00e0 -0,576, p < 0,001), le dioxyde de soufre (-0,050, IC 95\u202f% : -0,085 \u00e0 -0,015, p = 0,005) ainsi que le dioxyde d\u2019azote et d\u2019autres oxydes d\u2019azote \u00e9taient n\u00e9gativement corr\u00e9l\u00e9s \u00e0 la DMO (T-score).\u00a0<\/p>\n
De plus, \u00ab des synergies entre certains polluants ont \u00e9t\u00e9 mises en \u00e9vidence, ajoute le sp\u00e9cialiste. L\u2019association entre les oxydes d\u2019azote et le monoxyde de carbone, ainsi que celle entre le dioxyde d\u2019azote et le dioxyde de soufre, montre que l\u2019effet d\u00e9l\u00e9t\u00e8re sur la densit\u00e9 min\u00e9rale osseuse n\u2019est pas simplement additif, mais multiplicatif \u00bb.<\/p>\n
Impact direct de la pollution li\u00e9e au trafic automobile sur la masse osseuse<\/p>\n
Une \u00e9tude am\u00e9ricano-mexicaine [7]a montr\u00e9 que la proximit\u00e9 d\u2019une autoroute influence la densit\u00e9 min\u00e9rale osseuse. Chez des adultes d\u2019\u00e2ge moyen 34 ans, ceux r\u00e9sidant \u00e0 moins de 500\u202fm d\u2019une autoroute pr\u00e9sentaient une DMO inf\u00e9rieure par rapport \u00e0 ceux habitant \u00e0 plus de 500\u202fm. La diff\u00e9rence \u00e9tait de 0,02\u202fg\/cm\u00b2 pour le corps entier et de 0,03\u202fg\/cm\u00b2 pour le bassin.\u00a0<\/p>\n
\u00ab Ces r\u00e9sultats sugg\u00e8rent que la pollution li\u00e9e au trafic automobile aurait un effet direct et proportionnel sur la densit\u00e9 min\u00e9rale osseuse de la population \u00bb, indique le rhumatologue.<\/p>\n
L\u2019impact des PM sur la DMO, mais aussi sur les fractures osseuses<\/p>\n
Voici pour le lien entre PM et ost\u00e9oporose. A propos des fractures, une \u00e9tude cor\u00e9enne portant sur plus de 44\u202f000 femmes \u00e2g\u00e9es de plus de 50 ans a \u00e9valu\u00e9 l\u2019association entre l\u2019exposition aux particules fines (PM2,5) et le risque de fracture.\u00a0<\/p>\n
L\u2019analyse, ajust\u00e9e sur l\u2019\u00e2ge et l\u2019index de comorbidit\u00e9 de Charlson, montre un effet modeste mais significatif de l\u2019exposition aux PM2,5 sur les fractures vert\u00e9brales et p\u00e9riph\u00e9riques. Le risque relatif \u00e9tait de 1,30 (IC 95\u202f%\u202f: 1,02 -1,24) pour l\u2019ensemble des fractures, 1,17 (IC 95\u202f%\u202f: 1-1,38) pour les fractures vert\u00e9brales et 1,16 (IC 95\u202f%\u202f: 1,01-1,33) pour les fractures p\u00e9riph\u00e9riques.<\/p>\n
Toujours \u00e0 propos des fractures, une \u00e9tude men\u00e9e sur la c\u00f4te est des \u00c9tats-Unis a analys\u00e9 9,2 millions de b\u00e9n\u00e9ficiaires de Medicare \u00e2g\u00e9s de 65 ans et plus (janvier 2003 – d\u00e9cembre 2010) [8]. Les concentrations de \u00ab\u202fcarbone noir\u202f\u00bb (ou suie, particules incompl\u00e8tement carbonis\u00e9es) ont \u00e9t\u00e9 estim\u00e9es \u00e0 l\u2019aide de mod\u00e8les de r\u00e9gression spatiotemporelle bas\u00e9s sur l\u2019occupation du sol. D\u00e9j\u00e0, des concentrations plus \u00e9lev\u00e9es de carbone noir \u00e9taient associ\u00e9es \u00e0 une perte plus importante de densit\u00e9 min\u00e9rale osseuse au fil du temps.\u00a0<\/p>\n
De plus, les communaut\u00e9s expos\u00e9es aux concentrations annuelles les plus \u00e9lev\u00e9es de PM2,5 pr\u00e9sentaient des taux accrus d\u2019hospitalisations pour fractures osseuses. Une augmentation d\u2019un intervalle interquartile (4,18\u202f\u00b5g\/m\u2265) de la concentration en PM2,5 correspondait \u00e0 une augmentation de 4,1\u202f% du taux d\u2019hospitalisation pour fracture osseuse.\u00a0<\/p>\n
La sant\u00e9 osseuse sous la menace de la pollution atmosph\u00e9rique et chimique<\/p>\n
En r\u00e9sum\u00e9, des travaux r\u00e9cents sugg\u00e8rent que les PM constituent un facteur de risque ind\u00e9pendant de faible densit\u00e9 min\u00e9rale osseuse et de fractures li\u00e9es \u00e0 l\u2019ost\u00e9oporose.\u00a0<\/p>\n
Les pollutions atmosph\u00e9riques affectent le tissu osseux par deux m\u00e9canismes principaux [9] : l\u2019induction d\u2019une inflammation syst\u00e9mique et d\u2019un stress oxydatif\u202f: plusieurs polluants atmosph\u00e9riques peuvent induire une inflammation syst\u00e9mique de bas grade, qui affecte le m\u00e9tabolisme osseux par l\u2019action sp\u00e9cifique de cytokines telles que TNF\u03b1, IL-1\u03b2, IL-6 et IL-17 sur la diff\u00e9renciation et la fonction des ost\u00e9oblastes et des ost\u00e9oclastes.\u00a0<\/p>\n
Par ailleurs, certains polluants, notamment des compos\u00e9s gazeux, peuvent provoquer des dommages oxydatifs dans les cellules respiratoires et osseuses. Diff\u00e9rents groupes de polluants peuvent aussi agir comme perturbateurs endocriniens en se liant aux r\u00e9cepteurs des cellules osseuses, modifiant leur fonctionnement. En sachant que la pollution de l\u2019air peut entra\u00eener, directement ou indirectement, une carence en vitamine D.\u00a0<\/p>\n
La caract\u00e9risation de ces m\u00e9canismes permettra de mieux comprendre la physiopathologie des atteintes osseuses, et la reconnaissance de la pollution de l\u2019air comme facteur de risque modifiable pour l\u2019ost\u00e9oporose pourra orienter les politiques environnementales.<\/p>\n
Liens d\u2019int\u00e9r\u00eat du Pr Fardellone en lien avec ce sujet \u00ab os & pollution \u00bb : aucun<\/p>\n
Interventions ponctuelles : Abbvie, Amgen, Besins, Expanscience, Fresenius, Kyowa-Kirin, Lilly, Th\u00e9ramex ; Int\u00e9r\u00eats indirects : Lilly.<\/p>\n
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