L’exposome, empreinte des expositions d’une vie

L’exposome offre une vision réellement multidimensionnelle des relations entre environnement et santé.

Né de la nécessité de mieux comprendre l’influence sur la santé de toutes les expositions auxquelles est soumis un individu durant sa vie entière, le concept d’exposome est introduit en 2005 par le britannique Christopher Wild, épidémiologiste du cancer[1]. Il prend en compte notre exposition aux agents chimiques, présents dans notre environnement et notre alimentation, physiques avec par exemple le bruit, biologiques via les microorganismes avec lesquels nous sommes en contact mais aussi les carences alimentaires au cours du développement et des facteurs pyschosocioéconomiques (stress, inégalités sociales).

Les enjeux de la recherche sont aujourd’hui de caractériser les différentes facettes de l’exposome, d’en mesurer l’effet sur la survenue de maladies humaines, en particulier les cancers, maladies neurodégénératives ou d’origine endocrinienne, d’étudier les interactions éventuelles entre les composants de l’exposome, ou entre l’exposome et divers paramètres biologiques.

Ainsi, le Conseil national de la recherche des États-Unis (NRC) a dès 2012 complété la définition originelle de Wild en introduisant la notion de surveillance et l’intégration de l’ensemble des expositions internes et externes auxquelles nous sommes soumis tout au long de notre vie.

L’exposome chimique, fer de lance d’avancées scientifiques

C’est sur le terrain de « l’exposome chimique » que la recherche est actuellement la mieux organisée. Son périmètre est à la croisée de nombreuses préoccupations sociétales. La pollution chimique est en effet considérée comme une des causes majeures de maladies et de morts précoces [2]. L’exposition aérienne et alimentaire des populations humaines aux résidus de pesticides, à des particules fines ou à des contaminants d’origine naturelle (mycotoxines, métaux lourds) est avérée.

Les méthodes analytiques actuelles permettent d’analyser simultanément un très grand nombre de composés organiques.

Outre la nécessité de déterminer les impacts sur la santé et de hiérarchiser les risques, le défi réside dans la mise au point de technologies qui permettent de quantifier et de caractériser ces expositions. Grâce à d’importantes améliorations méthodologiques il est aujourd’hui possible de passer d’une approche ciblée à une approche non ciblée pour caractériser l’exposition à un ensemble de contaminants, y compris sans avoir d’indices a priori sur leur présence. Ainsi, à partir d’un échantillon d’urine humaine, grâce à la spectrométrie de masse ou à la résonance magnétique nucléaire (RMN), on peut désormais générer une « carte d’identité » des expositions en une seule fois. Avec à la clé un gain de temps considérable. INRAE peut d’ores et déjà compter sur des dispositifs d’envergure : la plateforme Metatoul-AXIOM (Analyse de xénobiotiques, identification et métabolisme) de l'UMR Toxalim à Toulouse et l’UMR Laberca (Laboratoire d’étude des résidus et contaminants dans les aliments) à Nantes. Il peut aussi s’appuyer sur l’infrastructure nationale MetaboHub. Pilotée depuis 2013 en partenariat avec le CEA, le CNRS, l’Inserm et plusieurs universités, MetaboHub offre des services de recherche en métabolomique et fluxomique, aux différentes échelles – de la cellule à la population. Enfin, l’institut est aussi partenaire du projet d’infrastructure de recherche nationale France Exposome, porté par l’Inserm et Oniris, qui vient d’être inscrit sur la feuille de route nationale des infrastructures de recherche.

Dans une logique de santé globale, analyser l’imprégnation de l’environnement par les contaminants informe sur le niveau de risque pour l’être humain. INRAE est impliqué à ce titre dans la plateforme de Surveillance de la chaîne alimentaire (SCA). Le défi est ensuite de corréler ces éléments d’exposition des individus et des populations avec des événements de santé pour in fine mettre en place des actions de prévention en adoptant des stratégies de limitation de l’exposition.

Caractériser l’exposition de la population aux contaminants issus de nos systèmes alimentaires, identifier les effets de santé associés et proposer des leviers de prévention est l’un des objectifs du métaprogramme Systèmes alimentaires & qanté » (Syalsa) lancé par INRAE en 2020. Grâce à un large panel de compétences scientifiques, les équipes mobilisées par Syalsa peuvent aborder tous les voies d’exposition : alimentaire, bien sûr, mais aussi par voie aérienne par exemple dans le cas de l’exposition aux produits phytopharmaceutiques des agriculteurs ou des riverains. Les porteurs du projet voient dès à présent plus loin. Il ne s’agit que d’une première étape, l’intégration de l’impact des stress psychologiques et sociaux étant l’une des ambitions futures du métaprogramme.

De l’exposome à l’écoexposome

Les travaux sur l’exposome visent presque exclusivement pour l’instant à répondre à des problématiques de santé humaine. Les mesures réalisées proviennent directement d’échantillons humains (sang, urine, cheveux…) ou de l’environnement de l’être humain (air, aliments, eau).

Or l’exemple des perturbateurs endocriniens, pour lesquels les études réalisées sur la faune sauvage ont beaucoup contribué à mettre en évidence les impacts, met en évidence l’intérêt de l’application du concept d’exposome aux organismes non humains. Les travaux sur l’écoexposome permettent d’apporter des éléments utiles non seulement pour l’analyse des effets des pollutions sur la biodiversité et les écosystèmes mais aussi dans un objectif de santé publique.

À l’instar des mesures réalisées chez l’être humain, c’est principalement la présence de pesticides ou de POP (polluants organiques persistants) tels les dioxines, les polychlorobiphényles (PCB) ou les substances per- et polyfluoroalkylés (PFAS) qui est recherchée. La caractérisation des pollutions, la quantification de l'exposition aux combinaisons de contaminants présents, souvent à l'état de traces, dans l'air, l'eau, les sols, les aliments, la qualification des dangers pour la santé, à toutes les étapes de la vie, et pour la biodiversité, l'anticipation et la gestion des risques présentés par cette exposition, sont autant de nouveaux enjeux adressés à la communauté scientifique.

De l’étude des contaminants à la santé globale

La caractérisation de l’exposition humaine aux contaminants bénéficie d’une longue expérience au sein des unités INRAE. Ainsi, l’UMR Toxalim à Toulouse a mis en évidence grâce à des biomarqueurs la toxicité du bisphénol A. Plus récemment, cette même unité a démontré le passage transmembranaire au niveau placentaire et cérébral du dioxyde de titane, un additif alimentaire. Dans les deux cas, les résultats obtenues ont entrainé une évolution de la législation.

Ces études de toxicité doivent être croisées avec des études épidémiologiques, fondées sur des cohortes de plusieurs centaines voire milliers d’individus, pour suivre des marqueurs d’exposition et évaluer les effets de l’exposition en termes de santé.

INRAE a inscrit dans son plan stratégique INRAE2030 l’approfondissement des connaissances sur les expositions des individus et des populations à des contaminants chimiques et xénobiotiques issus des systèmes alimentaires au sens large. Cette priorité s’inscrit dans le cadre plus général des actions de l’institut sur la thématique de la santé globale.