Effets des signaux RF environnementaux de cinquième génération sur l'activité électrique des neurones en culture

Effects of 5G environmental RF signals on the electrical activity of neurons in culture.

• Auteur / Autrice : Anne Canovi
• Direction : Yann Percherancier, Noëlle Lewis
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 25/10/2023
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de l'intégration du matériau au système (Talence, Gironde)
• Jury : Président / Présidente : Anne-Karine Bouzier-Sore
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Yann Percherancier, Julien Modolo, Jean-Marc Edeline, Claire Dalmay
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Julien Modolo, Jean-Marc Edeline

Mots clés

Mots clés contrôlés

Activité spontanée (électrophysiologie)

Matrices de microélectrodes

Réseaux neuronaux (physiologie)

Électromagnétisme -- Effets physiologiques

Mots clés libres

Radiofréquences

5G-3,5 GHz

Réseaux de neurones

In Vitro

MEA

Activité électrique

Radiofrequency fields

5G-3.5 GHz

Neuronal networks

In Vitro

MEA

Electrical activity

Résumé

À l’heure où les transformations numériques irriguent nos sociétés, où les équipements et les usages sont devenus connectés, la population est toujours plus exposée aux ondes radiofréquences (RF). Ces ondes électromagnétiques émises par les appareils sans fil tels que les téléphones mobiles, les antennes relais, les équipements Wi-Fi et bien d’autres, font désormais partie de notre vie quotidienne. Depuis plusieurs décennies, les effets potentiels des signaux RF sur les systèmes biologiques sont un sujet de préoccupation important. Jusqu’à présent, le seul effet biologique identifié et expliqué de l’exposition aux RF est l’échauffement des tissus vivants. Afin de protéger les populations des effets thermiques indésirables, des limites d’exposition ont été établies, limites généralement exprimées en termes de Débit d’Absorption Spécifique (DAS, W/kg) représentant la puissance électromagnétique absorbée par unité de masse.La recherche est aujourd’hui tournée vers l’exploration d’effets biologiques non-thermiques, en particulier sur le système nerveux central (SNC). En effet, le SNC pourrait être l’une des cibles principales de l’exposition aux RF en raison de la proximité entre le téléphone portable et le cerveau pendant les appels téléphoniques ainsi que de la nature excitable des neurones.Récemment, la cinquième génération (5G) de téléphonie mobile a été conçue pour améliorer la quatrième génération (4G), en offrant notamment des débits plus élevés. Pour ne pas engorger les réseaux actuels qui arrivent déjà à saturation, deux nouvelles bandes de fréquences ont été allouées à la technologie 5G : la bande à 3,5 GHz est en cours de déploiement et celle à 26 GHz le sera ultérieurement. Dans ce contexte, mon projet de thèse vise à évaluer l’impact des nouveaux signaux 5G à 3,5 GHz sur l’activité électrique de neurones en culture. Notre approche repose sur l’utilisation d’un banc expérimental combinant électrophysiologie et exposition aux RF. Pour réaliser des mesures en temps réel de l’activité neuronale, des cultures primaires de neurones de rat ont été réalisées sur des matrices de microélectrodes (MEA). Ces MEAs ont ensuite été placées dans un système d’exposition, plus précisément dans une cellule transverse électromagnétique (TEM), afin d’exposer de façon uniforme les neurones aux signaux 5G à 3,5 GHz.À des valeurs de DAS proches des normes environnementales (1 et 3 W/kg), fixées à 2 W/kg pour une exposition locale de la tête, nous n’apportons aucune preuve significative que l’exposition à des signaux 5G affecte l’activité électrique des neurones in vitro. En revanche, à des niveaux de DAS élevés (28 W/kg) et par conséquent bien au-delà des normes, nous observons une inhibition de l’activité électrique des neurones, principalement sur le nombre moyen de bursts. Cette exposition à fort DAS s’accompagnant d’une élévation de température mesurable, les cultures de neurones ont également été soumises à un échauffement équivalent par chauffage direct. La discussion met en avant les différences et similitudes des effets induits par l’exposition RF ou le chauffage direct, afin de cerner l’éventuelle part thermique de l’effet inhibiteur des RF à forte puissance d’exposition.

With rapid technological advances, the population is increasingly exposed to radiofrequency (RF) electromagnetic fields (EMF). These electromagnetic waves, emitted by wireless devices such as mobile phones, relay antennas, Wi-Fi equipment, and many others, have become an integral part of our daily lives. The potential effects of these RF-EMF radiations on human health have raised concerns for the last two decades. So far, the only established effects of RF fields are related to the heating of biological tissues. To protect people against these adverse thermal effects, exposure limits have been established for wireless communications devices. These limits are expressed in terms of Specific Absorption Rate (SAR, W/kg).Research is now focused on exploring non-thermal biological effects, especially on the central nervous system (CNS). Indeed, the CNS could be one of the primary targets of RF exposure due to the proximity between the mobile phone and the brain during phone calls, as well as the excitable nature of neurons.Recently, the fifth generation (5G) of wireless communication was designed to improve on the fourth generation (4G) by offering higher data rates. To avoid network saturation, two new frequency bands have been attributed to 5G technology: the 3.5 GHz band is currently being deployed, and the 26 GHz band will be deployed in the future. In this context, my thesis project aims to evaluate the impact of the new 5G signals at 3.5 GHz on the electrical activity of cultured neurons.Our approach relies on the proven use of an experimental bench coupling electrophysiology and RF exposure. To measure neuronal activity in real-time, primary rat neuron cultures are performed on microelectrode arrays (MEA). These MEAs are then placed in an exposure system, which is an open transverse electromagnetic (TEM) cell, to allow uniform exposure to the 5G signals.At SAR values close to environmental standards (1 and 3 W/kg), which are set at 2 W/kg for localized head exposure, we found no significant evidence that exposure to 5G signals affects the electrical activity of neurons in vitro. However, at high SAR levels (28 W/kg), well above the guidelines, we observed an inhibition of neuronal electrical activity, mainly on the average number of bursts. Exposure to high SAR was associated with an increase in temperature. The neuronal cultures were therefore also subjected to an equivalent temperature rise through direct heating. The discussion highlights the differences and similarities in the effects induced by RF exposure or by direct heating in order to identify the possible thermal part of the inhibitory effect of RF at high levels of exposure.