Exposition à la pollution atmosphérique et vieillissement oculaire : approche épidémiologique

Air pollution exposure and age-related eye diseases : an epidemiological approach

• Auteur / Autrice : Laure Gayraud
• Direction : Cécile Delcourt
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Santé publique Option Epidémiologie
• Date : Inscription en doctorat le 23/09/2021
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : Sociétés, Politique, Santé Publique
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Bordeaux Population Health Research Center
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : E4 - Lifelong Exposures, Health and Ageing_LEHA

Mots clés

Mots clés libres

Neurodegenerescence

Pollution atmosphérique

Dmla

Epidemiologie

Glaucome

Cataracte

Neurodegeneration

Air pollution

Epidemiology

Amd

Glaucoma

Cataract

Résumé

Les maladies du vieillissement oculaire, telles que la cataracte, la dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA) et le glaucome, sont les trois premières causes de cécité dans le monde. Le stress oxydatif est un facteur clé dans leur développement, et l'exposition à la pollution de l'air, bien connue pour exacerber le stress oxydatif, pourrait favoriser la survenue de ces maladies. Les travaux de cette thèse visent à étudier l'association entre l'exposition à la pollution atmosphérique et la dégénérescence des fibres nerveuses rétiniennes, ainsi que l'incidence de la cataracte et de la DMLA, en s'appuyant sur 3 grandes cohortes françaises regroupant plus de 36 000 participants suivis pendant plus de 10 ans. Les cas de cataracte et de DMLA ont été identifiés à partir du Système National des Données de Santé (SNDS) dans les cohortes nationales Constances et Gazel, ou vérifiés par un ophtalmologiste dans la cohorte 3C-Alienor. En outre, dans la cohorte 3C-Alienor, des mesures répétées par tomographie à cohérence optique (OCT) ont permis la mesure précise de l'épaisseur des fibres nerveuses rétiniennes (RNFL), qui est un biomarqueur de la neurodégénérescence dans le glaucome. L'exposition à la pollution de l'air, notamment le dioxide d'azote (NO2) et les particules fines (PM2.5 et Black Carbon (BC)) a été estimée à l'aide de modèles « Land Use Regression » (LUR), permettant une estimation précise des concentrations, avec une résolution de 100 mètres, basé sur le géocodage de l'adresse des participants. Les résultats ont permis de mettre en évidence un amincissement accéléré de la couche des fibres nerveuses rétiniennes (RNFL), chez les participants de la cohorte 3C-Alienor les plus exposés aux particules fines (PM2.5 et BC). Cette observation suggère un effet potentiellement neurotoxique des particules fines sur le nerf optique. Par ailleurs, dans l'ensemble des cohortes Constances et Gazel ainsi que dans la cohorte 3C-Alienor, les participants exposés à plus de, respectivement, 38,5 et 40 µg/m3 de NO₂ (le seuil règlementaire européen actuel étant fixé à 40 µg/m3) présentaient un risque accru de chirurgie de la cataracte, en particulier chez les individus vivant en milieu urbain. Enfin, les participants les plus exposés au carbone suie (BC), une composante des particules fines issue des activités de combustion, avaient un risque 88 % plus élevé de développer une DMLA dans la cohorte Constances, bien que cette association n'ait pas été retrouvée dans la cohorte Gazel. Ces résultats suggèrent que le NO₂ a un effet significatif sur le développement de la cataracte, tandis que les particules fines (PM2.5 et BC) contribuent à la dégénérescence rétinienne, même à des niveaux de pollution inférieurs aux limites réglementaires actuelles de l'Union européenne. Les données de cette thèse renforcent les preuves des effets nocifs de la pollution de l'air sur la santé oculaire et soutiennent la nécessité de réviser à la baisse les seuils réglementaires européens, conformément aux recommandations de l'OMS.

Age-related eye diseases, such as cataract, age-related macular degeneration (AMD) and glaucoma, are the three leading causes of blindness worldwide. Oxidative stress is a key factor in their development, and exposure to air pollution, which is known to exacerbate oxidative stress, may contribute to the progression of these conditions. This thesis aims at investigating the association between air pollution exposure and retinal nerve fiber layer (RNFL) degeneration, as well as the incidence of cataracts and AMD, using data from three large French cohorts comprising over 36,000 participants followed for more than 10 years. Cases of cataracts and AMD were identified from the French National Health Data System (SNDS) in the national Constances and Gazel cohorts, or verified by an ophthalmologist in the 3C-Alienor cohort. Additionally, in the 3C-Alienor cohort, repeated measurements using optical coherence tomography (OCT) allowed for precise assessment of RNFL thickness, a biomarker of neurodegeneration in glaucoma. Exposure to air pollution, including nitrogen dioxide (NO₂) and fine particulate matter (PM2.5 and Black Carbon (BC)), was estimated using land use regression (LUR) models, providing a precise estimation of pollutant concentrations with a 100-meter resolution based on the geocoding of participants' residential addresses. The findings revealed an accelerated thinning of the RNFL among participants of the 3C-Alienor cohort who were most exposed to fine particulate matter (PM2.5 and BC). This observation suggests a potentially neurotoxic effect of fine particulate matter on the optic nerve. Furthermore, across the Constances and Gazel cohorts, and the 3C-Alienor cohort, participants exposed to NO₂ concentrations exceeding 38.5 and 40 µg/m³, respectively (with the current European regulatory limit set at 40 µg/m³), presented an increased risk of cataract surgery, particularly among those living in urban areas. Lastly, participants with the highest exposure to black carbon (BC), a component of fine particulate matter derived from combustion activities, had an 88% higher risk of developing AMD in the Constances cohort, although this association was not observed in the Gazel cohort. These findings suggest that NO₂ has a significant effect on cataract development, while fine particulate matter (PM2.5 and BC) contribute to retinal degeneration, even at pollution levels below current European regulatory limits. The results from this thesis strengthen the evidence of the harmful effects of air pollution on eye health and support the need to lower European regulatory thresholds, in line with WHO recommendations.