En septembre 2020, le ciel de l'Oregon a pris une teinte orange à cause des feux de forêt. Quinze bébés macaques rhésus, nés quelques mois plus tôt, ont respiré cette fumée neuf jours d'affilée, tout simplement parce qu'ils vivaient dans des enclos extérieurs. Quatre ans plus tard, leur sang a raconté une histoire que personne ne s'attendait à entendre.
Les cellules immunitaires de ces animaux ont répondu à un stimulus bactérien nettement plus faiblement que celles du groupe témoin. La sécrétion d'interleukine-6, de facteur de nécrose tumorale et d'autres molécules de signalisation était réduite, en particulier chez les mâles. Dans le sang, la proportion de lymphocytes T cytotoxiques a augmenté et celle des lymphocytes B a diminué. Parmi les lymphocytes T, on a observé un glissement des formes naïves vers des cellules effectrices de mémoire. Plus l'animal était jeune au moment de l'exposition, plus les changements étaient prononcés. Le système immunitaire s'était en quelque sorte accordé sur un autre registre, et il a conservé ce réglage pendant des années.
La méthylation de l'ADN est une marque chimique qui modifie l'activité des gènes sans toucher à leur séquence. Chez les animaux qui avaient vécu l'épisode de fumée, ces marques se sont retrouvées déplacées comme s'ils avaient vieilli plus vite. Les régions du génome concernées sont liées au stress oxydatif, à l'immunité innée et à la différenciation des lymphocytes T. En outre, 20,6 % de ces régions coïncidaient avec des éléments régulateurs de cellules immunitaires humaines.
Les scientifiques ont utilisé un modèle naturel unique : 15 bébés macaques rhésus, nés 0 à 3 mois avant les incendies catastrophiques de l'Oregon en septembre 2020, étaient gardés à l'extérieur et ont inhalé la fumée neuf jours de suite. Le groupe témoin était constitué de 8 animaux nés plus tard ou placés dans un local équipé de filtres HEPA. Quatre ans plus tard, on a prélevé du sang à tous les animaux et isolé les cellules mononucléaires. Celles-ci ont été stimulées par du lipopolysaccharide bactérien (simulation d'une infection) et par un ester de phorbol (activation d'une voie de signalisation intracellulaire). On a ensuite réalisé une analyse multiplex de 27 cytokines, un séquençage de l'ARN en cellules uniques (185 910 cellules) et un profilage pangénomique de la méthylation de l'ADN.
La fumée pendant la petite enfance agit comme un réglage du système immunitaire sur un autre registre, qui persiste pendant des années. On pensait auparavant que la fumée des feux de forêt n'était qu'un irritant temporaire : on attendait que ça passe, on toussait un bon coup, et tout rentrait dans l'ordre. Aujourd'hui, on voit qu'un seul épisode de forte fumée dans les premiers mois de la vie peut programmer la santé pour des années à venir. Cela change l'évaluation des risques pour les enfants vivant dans des régions exposées à la fumée. Si le système immunitaire d'un enfant est réglé dès le départ sur une réponse inflammatoire atténuée, cela peut influencer sa résistance aux infections et son risque de maladies chroniques à l'âge adulte.
Ces résultats concernent directement la pédiatrie, la santé publique et l'épidémiologie environnementale. Ils fournissent une justification biologique pour durcir les normes de qualité de l'air pendant les feux de forêt et pour élaborer des recommandations visant à protéger les jeunes enfants. En outre, les modifications épigénétiques mises en évidence pourraient servir de base à de nouvelles méthodes de surveillance des dommages à long terme liés à la pollution de l'air. Le ciel orange au-dessus de l'Oregon a laissé une trace non seulement dans la mémoire des habitants, mais aussi dans les cellules immunitaires d'animaux qui étaient alors tout petits.
Pendant les incendies de 2020 dans l'Oregon, la concentration de particules fines PM2.5 dans l'air près du centre de primatologie a atteint des valeurs correspondant à la catégorie « dangereuse pour la santé » de l'échelle de l'Agence américaine de protection de l'environnement, et ce plusieurs jours d'affilée. De plus, chez les macaques restés dehors, la dose quotidienne de particules par unité de masse corporelle était nettement supérieure à celle des adultes humains dans les mêmes conditions, en raison d'une fréquence respiratoire plus élevée et d'une taille corporelle plus petite.
L'idée qu'une exposition brève à une toxine au plus jeune âge change le destin d'un organisme pour toute sa vie fait écho au roman de Frank Herbert « Dune », où l'exposition à l'Épice pendant l'enfance détermine des capacités et des vulnérabilités uniques chez les personnages. Ici, la fumée des feux de forêt joue le rôle d'un tel facteur « programmant », qui laisse une empreinte indélébile dans le système immunitaire.
Non publié sur arXiv. Voici sa page, le PDF et la formalisation : vous pouvez vérifier vous-même, pas seulement lire notre analyse.