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Comment les perturbateurs endocriniens dérèglent le développement du cerveau

Vincent Prevot
Vincent Prevot
directeur de recherche à l’Inserm au sein du Centre de Recherche Lille Neuroscience & Cognition, Université de Lille
En bref
  • Au cours de la deuxième semaine après la naissance, un pic d'hormones est sécrété par les neurones GnRH dans un phénomène appelé "mini-puberté".
  • Ce phénomène semble signaler à l'organisme que la naissance s'est bien passée et qu'il peut continuer à développer des organes reproducteurs et un cerveau.
  • Les perturbateurs endocriniens – des produits chimiques très souvent présents dans les plastiques qui ressemblent aux molécules du système hormonal – peuvent affecter ce processus. Nous sommes tous exposés à ces molécules, à des doses variables.
  • De faibles concentrations de perturbateurs endocriniens à des moments clés comme la "mini puberté" peuvent affecter ces processus naturels en retardant le développement de l'appareil reproducteur et du cerveau de l'enfant.
  • Vincent Prevot a pour objectif d'étudier l'exposition des enfants pendant les 1 000 premiers jours de leur vie et d'aider les familles à limiter la présence de substances toxiques dans leur environnement.

En per­tur­bant l’interaction entre des neu­rones et leurs astro­cytes, les molécules dérivées de la pétrochimie exerçant une activ­ité endocrine per­turbent à la fois la fonc­tion repro­duc­trice et le développe­ment du cerveau.

Le cerveau est com­posé de deux prin­ci­pales familles de cel­lules : les neu­rones, qui réalisent l’activité cérébrale pro­pre­ment dite, et les cel­lules gliales, notam­ment les astro­cytes, qui mod­u­lent le fonc­tion­nement des pre­miers. Cette régu­la­tion est essen­tielle au cours du développe­ment, mais elle peut être altérée par des pol­lu­ants, comme les per­tur­ba­teurs endocriniens qui ont envahi notre environnement. 

Tout se joue au niveau de l’hypothalamus. Cette struc­ture, située au cœur du cerveau, à l’interface entre le cor­tex et la moelle épinière com­mande la sécré­tion des hor­mones gonadotropes, LH et FSH, qui assurent, au cours du développe­ment, la crois­sance des gonades, les organes qui pro­duisent les gamètes.

Une fois for­mées, celles-ci vont sécréter des hor­mones stéroï­di­ennes, qui sont à leur tour détec­tées par l’hypothalamus. Grâce à cette boucle, le cerveau est ain­si infor­mé sur l’état de matu­rité du sys­tème repro­duc­teur des mam­mifères. Après la puberté, cette boucle régule le cycle men­stru­el chez la femme et la pro­duc­tion de sper­ma­to­zoïdes chez l’homme.    

Des neurones spéciaux

Ce sys­tème repose sur une poignée de neu­rones dans le cerveau – on en compte seule­ment 2 000 chez l’humain et 800 chez la souris – qui libèrent la Gonadotrophin Releas­ing Hor­mone (GnRH). Ils sont par­ti­c­uliers dès leur nais­sance : ils ne se for­ment pas dans le cerveau mais dans le nez. Ils migrent ensuite au cours de la vie fœtale vers l’hypothalamus. Spé­ci­aux encore par leur organ­i­sa­tion : con­traire­ment à la plu­part des neu­rones spé­cial­isés, ils ne con­stituent pas de noy­aux. Ils se dis­sémi­nent entre le bulbe olfac­t­if et l’hypothalamus. Spé­ci­aux tou­jours parce que, mal­gré cette organ­i­sa­tion non con­ven­tion­nelle, ils se coor­don­nent pour con­trôler la sécré­tion des hor­mones gonadotropes. 

Les neu­rones à GnRH ne tra­vail­lent pas seuls. Ils s’associent à d’autres neu­rones, qui captent les infor­ma­tions du reste du corps et du monde extérieur. En cas de besoin, ils peu­vent ain­si met­tre la fonc­tion repro­duc­tive en veille, afin de ne pas gaspiller de pré­cieuses ressources à un moment défa­vor­able à la procréation.

Les cel­lules gliales assurent la créa­tion et l’entretien des con­nex­ions synap­tiques entre les neu­rones. Un rôle cru­cial mais frag­ile qui fran­chit un cap cri­tique dès la deux­ième semaine après la nais­sance. A ce moment-là, les neu­rones à GnRH sécrè­tent un pic d’hormones. On nomme ce phénomène « mini puberté ». Il sem­ble sig­naler que la nais­sance s’est bien déroulée et que le corps peut pour­suiv­re la crois­sance des organes repro­duc­teurs et du cerveau en général. Au niveau de l’hypothalamus, c’est le moment où les astro­cytes se col­lent aux neu­rones à GnRH pour y rester toute leur vie.  

Une association cruciale

Cette mini puberté peut être per­tur­bée par une nais­sance pré­maturée, expli­quant peut-être la vul­néra­bil­ité aux mal­adies non trans­mis­si­bles des enfants nés trop tôt, comme les trou­bles de l’apprentissage ou du métab­o­lisme. Elle est aus­si sen­si­ble à l’environnement chim­ique. Une famille de molécules chim­iques inquiète tout par­ti­c­ulière­ment : les per­tur­ba­teurs endocriniens – de com­posés très sou­vent présents dans les matières plas­tiques qui ressem­blent à des molécules du sys­tème hor­mon­al. Ils altèrent ain­si la com­mu­ni­ca­tion entre les organes, par exem­ple en se faisant pass­er pour une hor­mone sex­uelle ou en blo­quant la liai­son de celle-ci avec son récepteur.

Chez le rat, des études ont mon­tré que l’exposition aux per­tur­ba­teurs endocriniens empêche l’association entre astro­cytes et neu­rones à GnRH. Cela se traduit par un retard de la puberté et des prob­lèmes de fer­til­ité chez l’adulte, sans que le fonc­tion­nement des neu­rones à GnRH seuls ne sem­ble altéré. 

Qu’en est-il chez l’humain ? C’est une ques­tion à laque­lle nous essayons de répon­dre grâce au pro­jet de la fédéra­tion hos­pi­ta­lo-uni­ver­si­taire « 1 000 jours pour la san­té : pren­dre soin avant de soign­er », menée par les uni­ver­sités de Lille et d’Amiens, l’Inserm, l’Hôpital Jeanne de Flan­dre du CHU de Lille et coor­don­né par Lau­rent Storme.  L’ob­jec­tif est d’étudier l’exposition des enfants au cours des 1 000 pre­miers jours de leur vie et d’accompagner les familles pour lim­iter la présence de sub­stances tox­iques dans leur environnement.

D’autres études ont déjà révélé l’importance de l’environnement chim­ique sur les enfants, en par­ti­c­uli­er celles d’Anne-Simone Par­ent en Bel­gique. Avec son équipe, elle a mon­tré que les enfants migrants, adop­tés ou qui accom­pa­g­naient leurs par­ents, déclen­chaient une puberté pré­coce lorsqu’ils s’installaient en Bel­gique vers l’âge de 5 ou 6 ans. Il sem­ble que le change­ment d’exposition aux per­tur­ba­teurs endocriniens, très présentes en Afrique et en Asie (prin­ci­pale­ment dans les pes­ti­cides), explique ce phénomène. Les per­tur­ba­teurs blo­quent la mat­u­ra­tion repro­duc­trice. Lorsque leur con­cen­tra­tion baisse dans l’environnement des enfants, cette inhi­bi­tion est lev­ée et le cerveau ini­tie une puberté complète. 

En revanche, chez les enfants nés et vivant en Europe, ces pro­duits sem­blent retarder la puberté. Leur action est com­plexe pour plusieurs raisons. D’une part, nous sommes tous exposés à dif­férentes molécules, à des dos­es vari­ables. C’est un cock­tail chim­ique qu’il faut appréhen­der. D’autre part, par leur inter­ac­tion avec le sys­tème hor­mon­al, ils n’agissent pas de manière linéaire. Leur activ­ité est décrite par une courbe en forme de U ou de U inver­sé.  L’effet sem­ble être max­i­male pour les con­cen­tra­tions faibles, surtout lors des fenêtres de vul­néra­bil­ité, comme la mini puberté. 

Comme la nôtre, des études dif­fi­ciles, tant à men­er, dans un con­texte où l’exposition est inévitable, qu’à inter­préter, à cause de ces effets vari­ables dans le temps et selon le cock­tail, sont en cours. Elle ne se lim­i­tent pas à l’analyse des effets de cette pol­lu­tion sur les fonc­tions repro­duc­tri­ces. Comme nous l’avons expliqué, la mat­u­ra­tion du cerveau est intime­ment liée à la matu­rité des gonades. Les per­tur­ba­teurs endocriniens sont ain­si les prin­ci­paux sus­pects dans l’épidémie d’autisme observée aux États-Unis. Nous espérons que l’élucidation des mécan­ismes d’actions de ces pol­lu­ants sur le cerveau et le développe­ment en général aidera la société à mieux s’en protéger.

Propos recueillis par Agnès Vernet

Pour en savoir plus :

  • GnRH neu­rons recruit astro­cytes in infan­cy to facil­i­tate net­work inte­gra­tion and sex­u­al mat­u­ra­tion. Pel­le­gri­no et al., Nature Neu­ro­science 2021. doi: 10.1038/s41593-021–00960‑z
  • Cel­lu­lar and mol­e­c­u­lar fea­tures of EDC expo­sure: con­se­quences for the GnRH net­work. Lopez-Rodriguez et al. Nature Rewiews 2021. doi: 10.1038/s41574-020–00436‑3

Auteurs

Vincent Prevot

Vincent Prevot

directeur de recherche à l’Inserm au sein du Centre de Recherche Lille Neuroscience & Cognition, Université de Lille

Les recherches de Vincent Prevot portent sur les neurosciences des systèmes et la neuroendocrinologie, en particulier l’étude des circuits cérébraux qui contrôlent la reproduction et le métabolisme et les voies neurales par lesquelles ils répondent aux informations périphériques. Il participe aux comités exécutifs de plusieurs sociétés savantes, et occupe actuellement le poste de président de la Fédération internationale de neuroendocrinologie (INF), de trésorier du Conseil français du cerveau, d'ancien président de la Société française de neuroendocrinologie (SNE) ainsi que de trésorier de la Fédération des sociétés européennes de neurosciences (FENS).