L'exposition à la chaleur et au froid à un âge précoce peut affecter le développement de la matière blanche du cerveau.

Des scanners cérébraux réalisés sur plus de 2 000 préadolescents ont révélé 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 les personnes vivant dans des zones défavorisées. L'étude, publiée dans la revue Nature Climate Change, souligne la vulnérabilité des fœtus et des enfants aux températures extrêmes. L'étude a été menée par l'Institut de santé mondiale de Barcelone (ISGlobal).

Dans le contexte d'urgence climatique actuel, l'impact des températures extrêmes sur la santé humaine préoccupe vivement la communauté scientifique et la société. Les enfants sont particulièrement vulnérables aux variations de température, car leurs mécanismes de thermorégulation sont immatures.

« Nous savons que le cerveau en développement des fœtus et des enfants est particulièrement sensible aux influences environnementales, et des données préliminaires indiquent 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, chercheuse à l'ISGlobal, à l'Erasmus MC et au CIBERESP. « Cependant, peu d'études évaluent les modifications potentielles de la structure cérébrale résultant de ces influences », ajoute-t-elle.

Dans cette étude, l'équipe de Guxens a examiné la structure de la substance blanche du cerveau de préadolescents afin d'identifier les périodes de vulnérabilité au froid et à la chaleur au début de leur vie. L'analyse a porté sur 2 681 enfants de l'étude Génération R de 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 âgés, l'eau circule davantage dans une direction que dans toutes les directions, ce qui entraîne des valeurs plus faibles pour un marqueur appelé diffusivité moyenne et des valeurs plus élevées pour un marqueur appelé anisotropie fractionnelle. L'équipe de recherche a utilisé une approche statistique avancée pour estimer, pour chaque participant, l'exposition aux températures mensuelles moyennes de la conception à l'âge de 8 ans et leur effet sur les paramètres IRM (diffusivité moyenne et anisotropie fractionnelle) 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 3 ans, étaient associées à une diffusivité moyenne plus élevée à la préadolescence, indiquant un ralentissement de la maturation de la substance blanche. Ici, le froid et la chaleur sont définis comme les températures situées aux extrémités inférieure et supérieure de la distribution de température dans la région d'intérêt.

« Les fibres de la matière blanche relient les différentes zones du cerveau, leur permettant ainsi de communiquer. À mesure que la matière blanche se développe, cette communication devient plus rapide et plus efficace. Notre étude est comme un instantané à un moment donné, et ce que nous voyons sur cette image, c'est que les participants plus exposés au froid et à la chaleur présentent des différences dans un paramètre – la diffusivité moyenne – associé à des niveaux plus faibles de maturation de la matière blanche », explique Laura Granes, chercheuse IDIBELL et ISGlobal et première auteure de l'étude.

« Dans des études précédentes, des changements dans ce paramètre ont été associés à une aggravation de la fonction cognitive et à certains problèmes de santé mentale », ajoute-t-elle.

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

Aucune association n'a été constatée entre l'exposition précoce à la température et l'anisotropie fractionnelle 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 que l'anisotropie fractionnelle.

Les enfants issus de familles pauvres sont plus à risque

Une analyse stratifiée selon les conditions socioéconomiques a montré que les enfants vivant dans des zones pauvres étaient plus vulnérables à l'exposition au froid et à la chaleur. Ces enfants présentaient des périodes de sensibilité au froid et à la chaleur similaires à celles observées dans la cohorte globale, mais elles ont commencé plus tôt. Ces différences pourraient 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 une perturbation de la fonction placentaire, une activation de l'axe hormonal entraînant une augmentation de la production 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 », déclare Guxens. Ils soulignent également la nécessité de stratégies de santé publique pour protéger les communautés les plus vulnérables face à la catastrophe climatique imminente.