L’exposition à la chaleur et au froid au début de la vie peut affecter le développement de la substance blanche dans le cerveau

Des scanners cérébraux réalisés sur plus de 2 000 enfants préadolescents ont montré qu'une exposition précoce à la chaleur et au froid peut avoir des effets à long terme sur la microstructure de la substance blanche du cerveau, en particulier chez ceux qui vivent dans des zones pauvres. L'étude, publiée dans Nature Climate Change, met en évidence la vulnérabilité des fœtus et des enfants aux températures extrêmes. L'étude a été dirigée par l'Institut de Barcelone pour la santé mondiale (ISGlobal).

Dans l'urgence climatique actuelle, l'impact des températures extrêmes sur la santé humaine préoccupe grandement la communauté scientifique et la société. Les enfants sont particulièrement vulnérables aux changements de température car leurs mécanismes de thermorégulation sont encore immatures.

"Nous savons que le cerveau en développement des fœtus et des enfants est particulièrement sensible aux influences environnementales, et il existe des preuves préliminaires que l'exposition au froid et à la chaleur peut affecter le bien-être mental et les capacités cognitives des enfants et des adolescents", explique Monika. Guxens, chercheur à ISGlobal, Erasmus MC et CIBERESP. "Cependant, il existe peu d'études évaluant les changements potentiels dans la structure du cerveau résultant de ces expositions", ajoute-t-elle.

Dans cette étude, l'équipe de Guxens a examiné la structure de la substance blanche dans le cerveau des préadolescents afin d'identifier les périodes de vulnérabilité à l'exposition au froid et à la chaleur au début de la vie. L'analyse a inclus 2 681 enfants de l'étude Generation R à Rotterdam qui ont subi des examens d'imagerie par résonance magnétique (IRM) entre 9 et 12 ans. Le protocole d'IRM a évalué l'activité cérébrale en mesurant la quantité et la direction de la diffusion de l'eau dans la substance blanche du cerveau.

Dans les cerveaux plus matures, l'eau s'écoule davantage dans une direction que dans toutes les directions, ce qui donne des valeurs plus faibles pour un marqueur appelé diffusivité moyenne et des valeurs plus élevées pour un marqueur appelé anisotropie fractionnaire. L'équipe de recherche a utilisé une approche statistique avancée pour estimer, pour chaque participant, l'exposition aux températures mensuelles moyennes depuis la conception jusqu'à l'âge de 8 ans et leur impact sur ces paramètres IRM (diffusivité moyenne et anisotropie fractionnaire) mesurés entre 9 et 12 ans.

La période de réceptivité entre la grossesse et trois ans

Les résultats ont montré que l'exposition au froid pendant la grossesse et la première année de vie, ainsi que l'exposition à la chaleur de la naissance à l'âge de 3 ans, étaient associées à une diffusivité moyenne plus élevée à la préadolescence, indiquant une maturation plus lente de la substance blanche. Dans ce cas, le froid et la chaleur sont définis comme des températures situées aux extrémités inférieure et supérieure de la distribution des températures dans la région étudiée.

"Les fibres de matière blanche sont chargées de relier différentes zones du cerveau, leur permettant ainsi de communiquer. À mesure que la substance blanche se développe, cette communication devient plus rapide et plus efficace. Notre étude est comme une photographie à un moment donné, et quoi "Nous voyons sur cette image que les participants plus exposés au froid et à la chaleur présentent des différences dans un paramètre - la diffusivité moyenne - qui est associé à des niveaux plus faibles de maturation de la substance blanche", explique Laura Granes, chercheuse IDIBELL et ISGlobal et première auteure de l'étude..

« Dans des études antérieures, des modifications de ce paramètre ont été associées à une détérioration des fonctions cognitives et à certains problèmes de santé mentale », ajoute-t-elle.

« Les plus grands changements dans les paramètres de communication sont observés au cours des premières années de la vie », explique Carles Soriano, co-auteur de l'étude d'IDIBELL, UB et CIBERSAM. "Nos résultats suggèrent que c'est pendant cette période de développement rapide du cerveau que l'exposition au froid et à la chaleur peut avoir des effets durables sur la microstructure de la substance blanche."

Aucune association n'a été trouvée entre l'exposition précoce à la température et l'anisotropie fractionnée entre 9 et 12 ans. Les auteurs suggèrent qu'une explication possible est que les deux paramètres reflètent des changements microstructuraux différents et que la diffusivité moyenne pourrait être un indicateur plus fiable de la maturation de la substance blanche par rapport à l'anisotropie fractionnaire.

Les enfants issus de familles pauvres sont plus à risque

Une analyse stratifiée selon les conditions socio-économiques a révélé que les enfants vivant dans des zones pauvres étaient plus vulnérables à l'exposition au froid et à la chaleur. Chez ces enfants, les fenêtres de sensibilité au froid et à la chaleur étaient similaires à celles trouvées dans la cohorte générale, mais commençaient plus tôt. Ces différences peuvent être liées aux conditions de vie et à la précarité énergétique.

Un mécanisme important pouvant expliquer l'effet de la température ambiante sur le développement neurologique pourrait être la détérioration de la qualité du sommeil. D'autres mécanismes possibles incluent un dysfonctionnement placentaire, l'activation de l'axe hormonal conduisant à une production accrue de cortisol ou des processus inflammatoires.

"Nos résultats contribuent à attirer l'attention sur la vulnérabilité des fœtus et des enfants aux changements de température", explique Gouksens. Les résultats soulignent également la nécessité de développer des stratégies de santé publique pour protéger les communautés les plus vulnérables face à une urgence climatique imminente.