Comment la pollution de l’eau peut modifier les maladies parasitaires qui nous affectent

Source: The Conversation – in French – By Bertrand de l’Isle, PhD Student, Molecular Biology, Parasitology, Epigenetics, Université de Perpignan Via Domitia

Dans une rivière, les polluants les plus préoccupants ne sont pas toujours visibles. Pesticides, résidus de médicaments, métaux et autres substances chimiques peuvent circuler à des concentrations trop faibles pour provoquer une mortalité immédiate des êtres vivants. Ils peuvent cependant modifier leur physiologie. Or, la « reprogrammation » de ceux qui nous rendent malades, comme certains parasites, pourrait avoir des conséquences inattendues.

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Certains parasites passent une partie de leur vie dans les milieux aquatiques, qu’il s’agisse de rivières, de lacs ou de marais. Pendant cette période, ils sont exposés directement aux pollutions environnementales. Pourtant, nous savons encore très peu de choses sur la façon dont ces contaminants modifient leur fonctionnement.

Le ver Schistosoma constitue un modèle particulièrement intéressant pour étudier ces effets. Ce parasite est responsable d’une maladie dont les complications peuvent être graves, allant jusqu’au cancer de la vessie : la schistosomiase, aussi appelée bilharziose.

Les schistosomes infectent aujourd’hui plus de 230 millions de personnes dans le monde. Longtemps considérée comme une maladie exclusivement tropicale, la schistosomiase voit son aire de répartition se modifier. En 2013, plusieurs dizaines de personnes ont été contaminées après une baignade dans la rivière Cavu, en Corse, marquant les premiers cas de transmission locale en Europe depuis plusieurs décennies.

À mesure que le réchauffement climatique rend de nouveaux territoires favorables au parasite, la question est désormais de savoir jusqu’où le parasite pourra s’étendre.

Dans ce contexte, comprendre si la pollution est aussi capable de modifier son fonctionnement pourrait devenir un enjeu majeur de santé publique.

La pollution a un impact sur les hôtes des parasites

Après s’être développé dans le corps d’un escargot aquatique, le parasite responsable de la schistosomiase est libéré sous forme de larves microscopiques capables de pénétrer la peau humaine en quelques secondes. La contamination se fait par simple contact avec une eau infestée sans que la victime s’en aperçoive.

Une fois dans le corps, les larves se transforment en vers dans nos vaisseaux sanguins, où ils se nourrissent des globules rouges présents dans le sang. Devenus adultes, ces vers se reproduisent en pondant des milliers d’œufs. Ces derniers s’enkystent dans les organes du corps, notamment le foie, provoquant de graves complications hépatiques.

Or, on sait depuis plusieurs années que la pollution des milieux aquatiques peut influer sur la transmission de certaines maladies parasitaires.

Les polluants influent sur les parasites directement et indirectement

Certains contaminants, tels que les engrais agricoles, agissent sur le cycle de vie des parasites en favorisant la prolifération des algues et des plantes aquatiques dont se nourrissent les escargots qui servent d’hôtes intermédiaires. Cette augmentation du nombre d’hôtes potentiels peut conduire à une augmentation du nombre de parasites, qui trouvent plus facilement une proie à infecter.

D’autres polluants peuvent affaiblir les prédateurs ou les compétiteurs des parasites, créant ainsi des conditions favorables à leur multiplication.

Par ailleurs, les polluants peuvent aussi influer directement sur les parasites eux-mêmes.

Quand on pense « polluant », on pense souvent à leur toxicité à forte dose. À concentration élevée, les contaminants peuvent en effet finir par tuer les organismes. Cependant, certains d’entre eux peuvent aussi avoir des effets beaucoup plus subtils. À faible concentration, certaines substances peuvent agir comme des signaux biologiques : elles interagissent avec les cellules, perturbent des mécanismes internes, modifiant des équilibres, etc.

Les perturbateurs endocriniens en sont un bon exemple. Sous cette appellation sont regroupées des molécules parfois très différentes chimiquement les unes des autres, mais qui ont toute la particularité d’être capable d’interagir avec le système hormonal, et de le perturber.

Les perturbateurs endocriniens n’entraînent pas nécessairement la mort des organismes qui y sont exposés, mais peuvent altérer leur développement, leur reproduction ou leur physiologie.

Des données encore lacunaires

Nous sommes à même de penser que les parasites sont tout autant sensibles à ces contaminants que le reste des organismes biologiques. Cependant, l’étude des conséquences de leur exposition à ces substances est, pour l’instant, négligée.

Des travaux récents, dont une synthèse en cours de publication que nous avons menée, montrent que plusieurs contaminants largement répandus dans les eaux douces, notamment certains pesticides, métaux lourds et perturbateurs endocriniens, comme le bisphénol A, peuvent modifier des caractéristiques essentielles des parasites.

Il ne s’agit pas forcément d’effets spectaculaires. Les parasites ne meurent pas toujours. En revanche, certaines fonctions clés peuvent être altérées. Leur capacité à se déplacer, à trouver un hôte, à l’infecter ou encore leur développement une fois à l’intérieur de celui-ci. Dans certains cas, une exposition brève à un contaminant, à un stade précoce, suffit à produire des effets visibles bien plus tard.

Le bisphénol A peut, par exemple, modifier le développement du parasite dans l’escargot ainsi que la production des larves infectieuses. Ces effets sont souvent discrets, parfois différés, et peuvent facilement passer inaperçus si l’on ne regarde que la survie immédiate.

Autre exemple : une exposition au cadmium peut diminuer la capacité des larves à établir une infection chez leur hôte.

Il serait toutefois simpliste de conclure que la pollution rend systématiquement les parasites moins – ou plus – dangereux. En effet, les effets observés varient fortement selon le contaminant, la dose, le stade de développement du parasite et les conditions d’exposition.

Parfois, les parasites semblent même relativement résistants. Les schistosomes présentent ainsi une tolérance aux insecticides diazinon et imidaclopride. Tout dépend des doses, des substances et des conditions d’exposition.

Une chose est certaine : la pollution introduit une variabilité supplémentaire dans des systèmes biologiques déjà très complexes. Cette diversité de réponses complique notre capacité à prédire le risque de transmission. Un constat qui implique que les modèles actuels gagneraient à intégrer davantage la qualité chimique des milieux aquatiques.

Un facteur de risque à ne pas négliger

Ces observations amènent à reconsidérer la manière dont on évalue les risques sanitaires. On a habituellement tendance à penser que le danger dépend du nombre de parasites présents et du niveau d’exposition. Mais ces seuls paramètres ne sont peut-être pas suffisants pour rendre compte de la réalité.

Deux environnements à première vue similaires du point de vue écologique qui contiendraient le même parasite pourraient ne pas présenter le même niveau de risque si leur contamination chimique s’avérait différente. On peut imaginer voir émerger une souche plus infectante dans l’un de ces deux milieux, avec des effets sur les organismes infectés qui seraient d’autant plus délétères.

Une autre question reste aujourd’hui en suspens : celle des effets à long terme. Certains résultats suggèrent que des modifications induites par l’environnement pourraient persister très longtemps après le moment de l’exposition, voire être transmises aux générations suivantes par des mécanismes épigénétiques.

L’épigénétique, qu’est-ce que c’est ?
Contrairement aux mutations, qui altèrent la séquence de la molécule d’ADN, les modifications dites « épigénétiques » ne la modifient pas en tant que telles. Elles modifient plutôt l’accessibilité de certaines portions du génome et donc sur la capacité des gènes qu’elles contiennent à être exprimés. On sait aujourd’hui que de telles modifications, résultant parfois de facteurs environnementaux (polluants, médicaments, sources de stresses intenses…), peuvent se transmettre à la descendance et persister sur plusieurs générations.

Ce mécanisme a notamment été décrit chez le nématode Caenorhabditis elegans, où certains contaminants induisent des modifications de l’expression des gènes qui sont héritables d’une génération à l’autre. Chez les parasites aquatiques, tels que les schistosomes, les données concernant l’existence de telles « signatures épigénétiques » manquent encore.

Cependant, les mécanismes épigénétiques existent chez eux comme chez tout être vivant, les schistosomes sont sensibles à l’épigénétique. De ce fait, on peut imaginer que deux parasites aquatiques possédant le même génome fonctionnent différemment selon les conditions de pollution auxquelles ils ont été exposés.

Des villes plus vertes, des interfaces à surveiller

Mieux comprendre ces mécanismes devient essentiel dans un contexte où les environnements aquatiques sont de plus en plus exposés aux activités humaines.

Cette question n’est pas cantonnée aux milieux aquatiques. Nos villes sont, elles aussi, concernées. En ces périodes de changement climatique, elles ont tendance à verdir de plus en plus : la végétalisation urbaine et les espaces verts sont désormais vus comme des espaces bénéfiques, capables non seulement d’atténuer les îlots de chaleur, mais aussi de favoriser la biodiversité et d’améliorer la santé physique et mentale des habitants.

Ils constituent toutefois aussi des zones de rencontre entre la faune sauvage, les vecteurs et les humains. Les agents pathogènes (parasites, virus ou bactéries) y trouvent des opportunités accrues de circuler entre ces différents acteurs.

Parce qu’ils évoluent au cœur des villes, ces agents biologiques peuvent également être exposés à des polluants urbains présents dans l’eau, les sols ou la végétation. Nous ne savons pas encore dans quelle mesure ces expositions modifient leur capacité à se transmettre ou à infecter un hôte. Mais elles pourraient transformer certaines caractéristiques biologiques qui conditionnent le risque sanitaire.

L’enjeu n’est pas d’opposer la nature en ville et la santé publique, mais d’intégrer la qualité environnementale aux politiques de végétalisation et de surveillance sanitaire.

La pollution de l’eau ne détermine pas, à elle seule, l’apparition ou l’extension d’une maladie parasitaire. Elle agit en interaction avec le climat, les hôtes, les usages de l’eau et l’accès à l’assainissement. Mais elle pourrait modifier des maillons du cycle parasitaire que l’on mesure encore rarement.

Mieux protéger les écosystèmes d’eau douce et intégrer la qualité chimique de l’eau à la surveillance des maladies parasitaires permettront de mieux anticiper les risques sanitaires dans un environnement soumis à des pressions croissantes.

Bertrand de l’Isle a reçu des financements de Agence nationale de la recherche (ANR) et Région Occitanie.

Christoph Grunau a reçu des financements de l’ANR, de Wellcome Trust, de la Région Occitanie, et de l’UPVD.

Ronaldo Augusto a reçu des financements de l’ANR, de la Région Occitanie, et de l’UPVD.

– ref. Comment la pollution de l’eau peut modifier les maladies parasitaires qui nous affectent – https://theconversation.com/comment-la-pollution-de-leau-peut-modifier-les-maladies-parasitaires-qui-nous-affectent-286409