L’incidence des maladies allergiques a augmenté dans la plupart des pays industrialisés. L’exposition chronique aux particules de la pollution atmosphérique, produites en grande partie par la circulation automobile, est l’un des facteurs incriminés dans l’augmentation de la prévalence des maladies allergiques respiratoires [ 1, 2]. Les études épidémiologiques conduites dans différents pays ont démontré une forte association entre le niveau des émissions liées au trafic des véhicules à moteur et l’augmentation des symptômes d’asthme ou de rhinite allergique.

L’épidémiologie permet de mettre en évidence des associations statistiques entre les concentrations en un ou plusieurs polluants atmosphériques et des effets comme la fréquence des visites aux urgences ou celle des admissions à l’hôpital pour crise d’asthme. Cependant, ce type d’étude ne prouve pas de lien de causalité. Les modèles animaux et les études in vitro, quant à eux, apportent des informations sur les mécanismes de réponse lors de l’exposition aux polluants.

Enfin, les études d’exposition chez l’homme permettent d’évaluer les effets d’environnements contrôlés chez les populations à haut risque (comme les sujets asthmatiques), tout en évitant les facteurs confondants souvent présents en épidémiologie. Ces travaux ont d’abord testé les modifications à court terme de la fonction respiratoire et explorent actuellement les interactions et possibles synergies de multiples polluants entre eux, ou de polluants avec les allergènes.

Les polluants atmosphériques peuvent être classés en fonction de leur source de production, leur composition chimique, leur taille et leur mode de diffusion dans l’environnement. Les polluants directement émis dans l’atmosphère sont dits primaires, tandis que les polluants formés à partir de réactions chimiques avec d’autres polluants ou des gaz atmosphériques sont dits secondaires (Encadré). Les polluants particulaires en suspension, produits en grande partie par la circulation automobile, notamment les véhicules diesel, sont classés en trois catégories selon leur diamètre aérodynamique moyen (Encadré). Les particules ultrafines de diamètre aérodynamique moyen inférieur à 0,1 µm sont les plus abondantes, et leurs effets sur la santé sont peu connus [1]. Les polluants atmosphériques les plus abondants en milieu urbain sont les particules diesel, les oxydes d’azote et l’ozone.

L’homme n’est pas allergique à la pollution, stricto sensu, dans la mesure où il ne développe pas de réponse immunitaire spécifique. Dans ces conditions, l’objectif des travaux expérimentaux est de mieux comprendre les interactions entre polluants atmosphériques et muqueuses respiratoires. Ces interactions peuvent en effet modifier la réponse immunitaire acquise et favoriser le développement de pathologies de type allergique, notamment. On distingue habituellement l’effet irritant, lié à l’exposition aiguë aux polluants, de leur effet à plus ou moins long terme sur le système immunitaire. Ces effets ne sont pas forcément indépendants, dans la mesure où les mécanismes d’irritation ont un retentissement plus important chez les sujets présentant une maladie respiratoire sous-jacente, qu’elle soit allergique ou non.

L’asthme est une maladie inflammatoire chronique des bronches qui met en jeu des réponses lymphocytaires de type TH2 et implique de nombreux types de cellules. Alors que le rôle des cytokines pro-inflammatoires, des chimiokines et des médiateurs des polynucléaires éosinophiles dans les réponses inflammatoires observées dans l’asthme et la rhinite allergique a été largement exploré [ 28], le rôle clé des oxydants n’est reconnu que de manière plus récente [1]. L’effet du stress oxydant sur la genèse de l’inflammation semble jouer un rôle important dans les effets délétères des polluants sur la santé. Li et ses collaborateurs [ 29] ont récemment décrit un modèle dans lequel des doses croissantes de particules de la pollution atmosphérique, puissants inducteurs du stress oxydant, entraînent une réaction de protection, puis une agression cellulaire. Le stress oxydant induit des voies de signalisation sensibles au statut redox de la cellule (MAP kinase [mitogen-activated protein kinase] et cascade du NF-κB [nuclear factor κB] qui activent l’expression de cytokines pro-inflammatoires, de chimiokines et de récepteurs de molécules d’adhérence. Cette activation intervient grâce à la mise en jeu de séquences stimulatrices se situant dans la région promotrice des gènes (genetic response elements). Selon ce modèle, à un niveau faible de stress oxydant, les particules de la pollution atmosphérique induisent des réponses protectrices par l’activation d’un promoteur de gène anti-oxydant (ARE, antioxidant response element) : cette activation nécessite l’expression et la translocation nucléaire du facteur de transcription Nrf-2 (NFE2p45-related factor-2), où il interagit avec l’ARE pour induire l’expression d’anti-oxydants (heme-oxygenase) et d’enzymes de phase II du métabolisme des xénobiotiques (glutathion-S-transférases, NADPH quinone oxydoréductase), qui possèdent des propriétés cytoprotectrices, anti-oxydantes et détoxifiantes. Si cette barrière de protection est dépassée, une nouvelle escalade du stress oxydant conduit à l’activation de la voie MAP-kinase/NF-κB et à des effets pro-inflammatoires [ 30]. Au plus haut degré de stress oxydant, les perturbations de la fonction mitochondriale aboutissent à l’apoptose de la cellule ou à sa nécrose. Ce modèle de hiérarchisation du stress oxydant prédit qu’une défaillance du système de défense anti-oxydant pourrait favoriser l’inflammation des voies aériennes induite par les particules et accroître la susceptibilité d’un individu à développer une maladie asthmatique [1, 31, 32]. Cette hypothèse permettrait d’expliquer l’existence de groupes de sujets à haut risque d’asthme lors de l’exposition à des polluants atmosphériques, en comparaison de sujets présentant de bonnes défenses anti-oxydantes. Plusieurs études ont démontré que les individus présentant des variants non fonctionnels des gènes d’enzymes de phase II sont plus sensibles aux effets adjuvants « pro-allergiques » des particules diesel et de l’ozone [1, 33, 34], ce qui illustre l’importance des gènes d’enzymes de phase II dans la régulation des réponses inflammatoires aux polluants. Plus récemment, Wan et ses collaborateurs [ 35] ont montré que l’induction d’une enzyme de phase II, la NADPH quinone oxydoréductase (NQO1), bloquait la surproduction d’IgE synthétisées par des lymphocytes B exposés aux particules diesel : ces résultats pourraient permettre d’envisager de nouvelles stratégies thérapeutiques préventives grâce à la surexpression d’enzymes de phase II. Parallèlement, différents travaux ont montré que la production de cytokines pro-inflammatoires par des cellules épithéliales bronchiques humaines stimulées par les particules diesel pouvait être inhibée par un prétraitement anti-oxydant [1, 2].

D’autres mécanismes concernant le rôle des polluants dans l’induction des allergies respiratoires ne seront pas discutés ici : il s’agit notamment de l’irritation de la muqueuse respiratoire et l’altération de la clairance mucociliaire, qui peuvent faciliter la pénétration des allergènes inhalés dans les voies aériennes et leur présentation aux cellules du système immunitaire [27]. Les polluants atmosphériques pourraient également modifier les propriétés allergéniques des particules transportant les pneumallergènes.

Alors que les premières études épidémiologiques mettaient en évidence de simples associations, les données scientifiques récentes apportent des éléments de réponse sur le rôle des polluants atmosphériques et leur mécanismes d’action dans les maladies allergiques respiratoires. Les polluants particulaires et gazeux peuvent favoriser ou aggraver les mécanismes physiopathologiques à l’origine de l’asthme ou de la rhinite allergique. Les avancées les plus importantes ont été réalisées pour la pollution particulaire, liée principalement aux émissions des véhicules à moteur diesel. Parmi les mesures préventives découlant de la connaissance des liens entre pollution atmosphérique et maladies allergiques respiratoires, citons la limitation des activités extérieures des sujets présentant un asthme ou une rhinite allergique pendant les périodes de forte pollution, la limitation des émissions de polluants, notamment des véhicules à moteur diesel, et le développement des études permettant de mieux caractériser les sujets plus sensibles aux effets irritants ou adjuvants des polluants, mais aussi de mieux préciser l’éventuelle place des traitements anti-oxydants dans la prévention des pathologies allergiques respiratoires.