Les particules sont appelées PM (pour l'acronyme Particulate Matter), et sont classées en fonction de leur taille en PM10 – qui regroupent des particules de diamètre inférieur ou égal à 10 μm (équivalent à la taille d'un pollen) -, le PM2 .5 particules fines – diamètre ≤ 2,5 μm -, et enfin, particules ultrafines qui ont un diamètre ≤ 0,1 μm (équivalent à la taille d'un virus). Environ 90% des particules émises par le trafic routier sont des particules ultrafines. En raison de leur petite taille, ces particules ultrafines sont particulièrement dangereuses car elles peuvent pénétrer profondément dans le corps en passant par les alvéoles pulmonaires, tandis que les PM10 restent bloqués dans les voies respiratoires supérieures, les PM2,5 peuvent atteindre les voies respiratoires inférieures. Les particules ultrafines sont également les plus toxiques de par leur composition, car ce sont essentiellement des particules de combustion résultant de la combustion de matières carbonées (diesel, essence, bois, charbon, incinérateurs). Ces particules de combustion ultrafines sont constituées de carbone pur et surtout de nombreux hydrocarbures aromatiques (HAP) et métaux. Ces HAP, en plus d'être cancérigènes, sont les principaux responsables de l'effet toxique de ces particules sur le système cardiovasculaire (1). Ces particules sont donc considérées comme beaucoup plus toxiques que les particules non carbonées telles que les particules de poussière du désert, l'épandage agricole, etc. (2,3). En effet, aux côtés des particules de combustion, l'autre source principale de particules est représentée par des particules peu ou pas carbonées comme la poussière du désert – composées essentiellement de minéraux (silice), ainsi que par des particules agricoles particulièrement abondantes lors de l'épandage d'ammoniac les engrais, qui se composent principalement de nitrate d'ammonium et de sulfate d'ammonium. D'autres types de particules sont également présentes dans l'air ambiant, notamment les particules de freinage que l'on trouvera en ville, émises par le freinage automobile, mais aussi dans l'air du métro. Ces particules de freinage sont de composition spécifique contenant presque exclusivement des métaux, notamment des dérivés du cuivre et du fer. On sait peu de choses sur la toxicité spécifique de ces particules de freinage; cependant, certaines études ont montré des dépôts de magnétite dans les structures cérébrales et également dans certaines cellules cardiaques (4,5).

Concernant les polluants gazeux, certains sont bien connus, en particulier le monoxyde de carbone (CO) qui est essentiellement un polluant de l'air intérieur, les hydrocarbures aromatiques monocycliques (benzène) et polycycliques (HAP, présents à la fois sous forme de gaz et sous forme solide, utilisés dans la composition des particules de combustion ultrafines), d'autres ont tendance à diminuer, comme le dioxyde de soufre (SO2).

Deux polluants gazeux ont un impact sanitaire particulièrement préoccupant et d'actualité: les oxydes d'azote (NOx) et l'ozone. Les oxydes d'azote (NOX) sont émis à plus de 60% dans les villes par le trafic routier, notamment le diesel, et sont au cœur du scandale Dieselgate. Les oxydes d'azote combinent NO et NO2. Outre la toxicité directe du NO2, les oxydes d'azote (NOx) sont également les principaux précurseurs de la formation d'ozone et les principaux précurseurs de la formation de particules agricoles, particules composées de nitrate d'ammonium et de sulfate. l'ammonium qui se forme dans l'atmosphère par interaction entre le NH3 et les oxydes d'azote. L'ozone atmosphérique – à ne pas confondre avec l'ozone stratosphérique (la couche d'ozone) – est un polluant gazeux qui se forme sous l'effet des rayons UV du soleil par photo-oxydation de précurseurs gazeux tels que les oxydes d'azote. La formation d'ozone nécessite donc du soleil et de la chaleur, c'est pourquoi l'ozone est le principal polluant des beaux jours d'été.

Études épidémiologiques

Ils sont de deux types: études explorant les effets de la pollution atmosphérique sur le long terme, sur une à plusieurs années d'exposition, et études sur les effets à court terme, à savoir l'effet des variations des polluants de quelques heures à quelques jours, comme observé lors d'un pic de pollution. En l'absence actuelle de capteurs individuels, il est difficile d'estimer avec précision l'exposition individuelle à la pollution atmosphérique. Pour approcher l'exposition, deux méthodes sont actuellement utilisées: une estimation de la pollution de l'air à l'extérieur du domicile du patient (modélisation via un capteur situé à proximité) ou en prenant simplement en compte la distance de la maison par rapport à une autoroute principale . Ces techniques d'estimation de l'exposition sont sujettes à critique et risquent de sous-estimer l'exposition car elles ne prennent pas en compte le temps passé à l'extérieur, au travail ou dans la circulation.

Impact de la pollution atmosphérique sur la mortalité cardiovasculaire

Une méta-analyse de 15 études conclut qu'une augmentation annuelle de 10 μg / m3 de particules fines s'accompagne d'une augmentation de 11% de la mortalité cardiovasculaire (2). Une augmentation annuelle de 10 μg / m3 de NO2 s'accompagne également d'un impact similaire sur la mortalité cardiovasculaire (6). L'impact de l'ozone sur la mortalité cardiovasculaire reste controversé (7).

Impact sur les maladies coronariennes et l'athéromatose

De nombreuses études ont démontré l'impact de la pollution atmosphérique à long terme (sur plusieurs années) sur le développement des maladies coronariennes. Par exemple, une étude européenne prospective sur plus de 100 000 participants dans 9 pays européens a démontré qu'une simple augmentation annuelle de 5 μg / m3 de particules fines s'accompagnait d'une augmentation du risque d'infarctus de 13%, en tenant compte d'autres facteurs de risque comme le tabagisme, l'indice de masse corporelle, le taux de cholestérol, l'hypertension, le niveau socio-éducatif et l'état matrimonial (8). Dans cette étude, les auteurs démontrent également qu'il s'agit d'un effet sans seuil. De nombreuses études ont également montré que l'exposition à la pollution atmosphérique sur plusieurs années favorise le développement de l'athéromatose avec un impact particulièrement nocif des polluants du trafic routier tels que les particules ultrafines et le NO2. Cette augmentation de l'athéromatose a été mise en évidence par échographie vasculaire, mais surtout par mesure du score calcique coronaire. Il a ainsi été mis en évidence une corrélation entre le risque d'avoir un score coronaire calcique élevé et le fait de vivre à moins de 200 m d'une route principale (9,10). Récemment, une étude a également montré que l'exposition aux polluants atmosphériques favorise le développement de plaques athérosclérotiques instables. Dans cette étude de 300 personnes, une comparaison des corocanners a été réalisée à au moins 2 ans d'intervalle et en tenant compte du niveau de pollution chez les patients & # 39; maisons. Une corrélation significative a été démontrée entre le niveau de particules fines dans la maison et le risque de développer des plaques à haut risque (faible densité, classification clairsemée, remodelage positif), des plaques nécrotiques ainsi qu'une augmentation globale du volume des plaques. athérome préexistant (11).

L'augmentation de la concentration en polluants à court terme – de quelques heures à quelques jours – s'accompagne également d'une augmentation du risque d'infarctus de 3 à 5% avec notamment une augmentation des admissions en salle d'urgence pour infarctus ou arrêt cardiaque supplémentaire -hospitalier (12,13).

Impact sur l'AVC

Selon l'OMS, 40% des décès dans le monde dus à la pollution de l'air sont dus à des accidents vasculaires cérébraux. Par exemple, une étude européenne prospective a montré qu'une augmentation annuelle de 5 μg / m3 de particules fines augmente le risque d'AVC de 19% (14).

Plusieurs études ont également montré que le fait de vivre près d'une grande route pendant plusieurs années augmente le risque d'accident vasculaire cérébral de 20 à 40%, avec des facteurs de risque égaux (15,16).

Les pics de pollution s'accompagnent également d'une augmentation de la fréquence des accidents vasculaires cérébraux et de leur mortalité (17,18).

Ce risque accru d'accident vasculaire cérébral dû à la pollution atmosphérique peut s'expliquer par les effets athérogènes et arythmogènes des polluants ainsi que par le risque accru d'hypertension. En effet, plusieurs études récentes ont montré que l'exposition aux polluants atmosphériques augmente le risque hypertenseur, probablement médié par un arc réflexe pulmonaire-cérébral, conduisant à un déséquilibre de l'équilibre orthoparasympathique (19,20).

Pollution atmosphérique et insuffisance cardiaque

Une méta-analyse de 35 études a montré une augmentation significative des hospitalisations et des décès par insuffisance cardiaque lors des pics de pollution, notamment avec les particules fines (21).

Une étude sur 1 million de personnes a également confirmé une association significative entre l'exposition à long terme à la pollution atmosphérique et le développement de l'insuffisance cardiaque ischémique (22).

Pollution de l'air et perturbations du rythme

De nombreuses études ont montré que l'exposition à court terme et à long terme à la pollution atmosphérique s'accompagne d'une diminution de la fréquence de la variabilité cardiaque qui est abaissée. Cette altération de la fréquence de la variabilité cardiaque est considérée comme un facteur de risque cardiovasculaire (23). De nombreuses études, en particulier chez les patients porteurs de défibrillateurs, ont également montré une augmentation des arythmies ventriculaires lorsque la concentration de polluants atmosphériques augmente (24). Une étude prospective sur 300 patients a également confirmé un effet pro-arythmique de la pollution de l'air sur les arythmies ventriculaires, les auteurs de cette étude concluent que les patients arythmiques doivent donc être suivis de près, notamment lors des pics de pollution et quand & # 39; & # 39; Il faut conseiller aux patients souffrant d'arythmies de limiter au maximum l'exposition à la pollution atmosphérique (25). Concernant les troubles du rythme supraventriculaire, certaines études ont démontré une association entre l'exposition aux polluants atmosphériques et les hospitalisations pour fibrillation auriculaire (26).

Pollution de l'air et stress oxydatif

La pollution atmosphérique génère un stress oxydatif quantifiable dans les études épidémiologiques en mesurant par exemple les métabolites oxydants de l'ADN, des lipides circulants et des lipoprotéines ou en mesurant également des marqueurs inflammatoires tels que l'interleukine 1, l'interleukine 6, le CRP. Ces études ont ainsi montré que chez les garagistes, les chauffeurs d'autobus ou la police de la circulation, ces métabolites du stress oxydatif étaient significativement plus élevés et bien corrélés à l'exposition aux polluants atmosphériques, à tabagisme égal. Il convient également de noter que ces mêmes études ont démontré, lorsqu'elles sont exposées à la pollution atmosphérique, une baisse de la méthylation de l'ADN, se traduisant ainsi en interférence avec l'expression de certains gènes (27,28).

Etudes expérimentales

Chez l'homme

Les études les plus intéressantes chez l'homme ont été réalisées en chambre d'exposition. Il s'agit d'études randomisées, en double aveugle, dans lesquelles le patient est exposé pendant 1 à 2 heures à l'air ambiant filtré ou au diesel. Des études publiées dans les plus grandes revues médicales internationales telles que le NEJM ont reçu l'approbation des comités d'éthique hospitaliers, car, lorsque les patients sont exposés pendant 1 à 2 heures au diesel, la concentration en particules est de 300 μg / m3, ce qui équivaut à 24 heures, à ce qu'un citadin pouvait respirer en une journée pendant un pic de pollution. Dans ces salles d'exposition, les patients conduisent 2 x 15 minutes de vélos d'intensité modérée suivis de périodes de repos. Ces études ont démontré chez les patients coronariens stables une augmentation de l'ischémie d'effort lorsque ces patients pédalent dans l'air pollué (29). Chez les patients coronariens stables et également chez les jeunes patients sains et non fumeurs, ces études ont démontré une diminution de la libération de l'activateur tissulaire du plasminogène (29). Cet effet pro-thrombotique du diesel a été confirmé par d'autres études en chambre d'exposition qui ont montré que lorsque le plasma du patient est transféré au contact des valves aortiques porcines, il y a une augmentation statistiquement significative du nombre de thrombus lorsque les patients étaient précédemment exposés au diesel. L'analyse par cytométrie en flux a également démontré une activation plaquettaire significativement plus importante lorsque des patients, jeunes et sans facteurs de risque, pédalaient dans de l'air pollué par le diesel (30).

En plus de ce risque thrombotique accru par le diesel, l'une des principales conclusions de ces études était de démontrer une altération de la vasodilatation endothéliale après que les patients aient été exposés pendant 1 heure au diesel. Ces études – qui mesurent le flux artériel au niveau de l'artère brachiale après injection de vasodilatateurs «médiés par NO» (acétylcholine, bradykinine et nitroprussiate de sodium) – démontrent que la vasodilatation physiologique qui suit l'injection de ces vasodilatateurs est réduite de manière significative après les patients ont été exposés au diesel. À l'inverse, après l'injection de vasodilatateurs «indépendants du NO» du type bloqueur des canaux calciques (Verapamil®), aucune différence significative n'a été observée, que le patient respire du diesel ou de l'air filtré. Cette altération de la vasodilatation endothéliale – également appelée dysfonction endothéliale – est considérée comme un facteur de risque cardiovasculaire et est considérée comme un marqueur fiable et précoce du risque d'athérosclérose (31). Cette altération de la vasodilatation endothéliale s'explique par les radicaux libres induits par le stress oxydatif qui vont piéger la consommation du NO sécrété par l'endothélium, réduire sa biodisponibilité et donc l'empêcher de jouer son rôle de vasodilatateurs. Une étude l'a démontré en incubant le plasma de patients exposés avec des cellules endothéliales ombilicales (cellules UVEC) sur lesquelles la production d'anion superoxyde, un puissant radical libre, a été mesurée. Il a ainsi été démontré une augmentation marquée de la production d'anions superoxyde lorsque les patients viennent d'être exposés au diesel. Dans cette étude, le taux de production d'anions superoxyde par les cellules endothéliales était bien corrélé avec le taux de fines particules inhalées par les patients (32). Ces mêmes études ont également démontré chez de jeunes patients sans antécédents, une augmentation de la résistance des artères pulmonaires lors d'une échographie de stress à la dobutamine, réalisée après 1 heure d'exposition au diesel (33).

Chez les animaux

En particulier chez le rat, des études ont également exposé des rats pendant 6 mois soit à l'air ambiant soit à de l'air filtré et ont démontré que des rats exposés pendant 6 mois à de l'air chargé de fines particules avaient une athérosclérose précoce (34). Chez le rat, l'exposition à la pollution atmosphérique conduit également à la production de HDL dysfonctionnels, de LDL oxydé, d'une augmentation de l'expression des molécules d'adhésion (ICAM), d'une augmentation de l'apoptose des cellules endothéliales, d'une augmentation des niveaux circulants de cellules souches endothéliales et une augmentation des vitesses de circulation des produits de dégradation des "jonctions serrées" présentes entre les cellules endothéliales, et traduisant ainsi une agression altération-endothéliale (12).

Au final, comme le résume la figure 1, les effets cardiovasculaires de la pollution atmosphérique sont désormais bien compris: les particules ultrafines et leurs composés de surface – en particulier les hydrocarbures aromatiques polycycliques – vont créer un stress oxydatif local à l'échelle pulmonaire à l'origine d'un arc réflexe menant à un déséquilibre de l'équilibre ortho / parasympathique qui peut expliquer la baisse de la fréquence de la variabilité cardiaque et de l'hypertension artérielle. Les alvéoles, les particules ultrafines et leurs composés pourront passer dans le sang, générer une réponse inflammatoire, un stress oxydant responsable de la dysfonction endothéliale – et donc une altération de l'autorégulation du flux coronaire et cérébral. L'activation des globules blancs, l'oxydation des LDL, l'activation des plaquettes et des leucocytes, l'altération des capacités de fibrinolyse peuvent expliquer la formation de thrombus. En plus de ces facteurs de risque athérothrombotiques, il y a l'hypertension et les arythmies probablement expliquées – comme la diminution de la fréquence de la variabilité cardiaque – par un arc réflexe pulmonaire conduisant à une dérégulation de l'équilibre ortho / parasympathique.

Figure 1. Conséquences cardiovasculaires liées à la pollution. Abréviations: PM: matière particulaire, PUF: particules ultrafines, NO2: dioxyde d'azote, O3: ozone, PAH: hydrocarbures aromatiques polycycliques, Rec Sens: récepteur sensoriel, TA: tension artérielle, VRC: variabilité de la fréquence cardiaque, SCA: syndrome coronarien aigu, AVC: AVC, carte Ins: insuffisance cardiaque, NO: oxyde nitrique, Ortho / Para Σ: système ortho- et parasympathique.

Efficacité des mesures de santé publique et individuelle

Parmi les mesures de santé publique, l'exemple de Tokyo sert de référence. À Tokyo, au début des années 2000, une politique d'expulsion des véhicules les plus polluants, notamment diesel, a été menée, avec une aide financière importante aux propriétaires de véhicules, et a permis en 2003 de réduire drastiquement le nombre de diesel en circulation Véhicules. Une étude a montré qu'entre 2003 et 2012, le niveau de particules fines dans le trafic routier a chuté de 44% à Tokyo. Dans le même intervalle de temps, entre 2003 et 2012, la mortalité cardiovasculaire à Tokyo a diminué de 11% et la mortalité respiratoire de 22%. Ces baisses de mortalité ont été calculées après pondération avec l'évolution à la fois de la mortalité d'une ville témoin, Osaka, qui a les mêmes caractéristiques que Tokyo en termes de climat, de densité de population, mais qui, en même temps contrairement à Tokyo , n'avait pas introduit de mesures restreignant la circulation des véhicules diesel. Les auteurs de cette étude concluent que cette baisse de mortalité est donc directement imputable à la réduction des émissions de diesel (35).

De nombreuses études ont démontré l'impact bénéfique des espaces verts dans la ville, qui à la fois réduisent les îlots de chaleur lors des vagues de chaleur, mais réduisent également, en absorbant les particules fines, les niveaux de polluants dans l'air. . Plusieurs études ont démontré dans les villes une corrélation inverse entre les espaces verts et la mortalité cardiovasculaire. Concernant les mesures individuelles qu'un médecin peut proposer à son patient:

Évitez tous les sports intensifs en période de pollution, évitez de pratiquer des sports le long d'une route polluée. Si possible, évitez de vivre à proximité immédiate d'une route. Si tel est le cas, conseillez au patient de ventiler très tôt le matin ou tard le soir, également utile comme purificateur d'air, mais il n'y a toujours pas assez d'études scientifiques. Il est également utile d'installer des filtres à particules (HEPA) sur les évents de fenêtre donnant sur l'axe routier associé ou non à un VMC. Des études aux États-Unis ont montré qu'il y avait beaucoup moins de coups dans les gymnases équipés de ces types de filtres à particules aux évents. Une étude de la Mayo Clinic recommande de préférer les sports en salle lors des pics de pollution (36).

Une attention particulière sera également portée aux patients coronariens ou arythmiques lors des pics de pollution.

En ce qui concerne les masques respiratoires, les masques en tissu et en coton sont inutiles. Les masques à haut pouvoir filtrant classés FFP 1, 2, 3, ont, en laboratoire, une certaine efficacité sur la filtration des particules allant jusqu'à 1 μm, néanmoins ils n'arrêtent pas les plus petites particules ultrafines et leur efficacité sur les gaz, dans le absence de cartouches de charbon actif, est également limitée. Enfin, si ses masques donnent des résultats satisfaisants en laboratoire, leur efficacité reste à démontrer en conditions réelles. Le facteur limitant des masques est également la sensation de difficulté à respirer, c'est pourquoi il ne semble pas pertinent de les conseiller aux patients souffrant de difficultés respiratoires comme les asthmatiques ou les patients insuffisants cardiaques. En revanche, pour les coronaires stables, certaines études menées en Chine, en double aveugle avec des patients coronariens qui ont dû marcher 2 heures dans les rues de Pékin, soit un masque classique soit un masque FSP 1, ont démontré un bénéfice-bénéfice de ces masques à haut pouvoir filtrant sur les marqueurs cardiovasculaires tels que la variabilité de la fréquence cardiaque, l'hypertension et les marqueurs inflammatoires (37).

Diesel par rapport à l'essence: les principales différences entre le diesel moderne et l'essence sont en termes d'émissions de NO2 puisqu'un véhicule diesel récent émet 6 à 8 fois plus de NO2 qu'un véhicule à essence. Le problème de la pollution diesel est également en augmentation dans la ville car le trafic urbain (arrêts et redémarrages fréquents) ne permet pas une bonne élévation de la température du moteur et des systèmes de dépollution, en particulier les oxydes d'azote entraînant une relative inefficacité des systèmes. dépollution et donc émission importante d'oxydes d'azote.

L'essence et le diesel émettent des particules ultrafines de taille similaire; néanmoins leur composition sera différente. Il y a plus de HAP cancérigènes à la surface des particules diesel.

En pratique

Les sociétés cardiovasculaires européennes et nord-américaines considèrent désormais la pollution atmosphérique comme un facteur de risque majeur et indépendant de maladies cardiovasculaires.
Parmi les polluants atmosphériques, les particules de combustion ultrafines (circulation routière, industries de type incinérateur, chauffage au bois) sont les plus toxiques, notamment en raison de leur taille et de leur surface tapissée d'hydrocarbures aromatiques polycycliques.
Le NO2, un gaz émis dans les villes principalement par le trafic routier, notamment le diesel, est également responsable d'un risque accru de maladies cardiovasculaires, notamment d'infarctus cérébral et d'accidents vasculaires cérébraux.
Alors que les mesures individuelles limiteront l'exposition au cas par cas, seules des mesures de santé publique ambitieuses réduiront l'exposition de la population générale à ce "nouveau" facteur de risque cardiovasculaire.

Références sur demande à l'éditeur: biblio@axis-sante.com