Des chercheurs de l’UCLA Health et de Harvard ont identifié 10 pesticides qui endommagent de manière significative les neurones impliqués dans le développement de la maladie de Parkinson, fournissant ainsi de nouveaux indices sur le rôle des toxines environnementales dans la maladie.

Si des facteurs environnementaux tels que l’exposition aux pesticides sont depuis longtemps liés à la maladie de Parkinson, il est plus difficile de déterminer quels pesticides peuvent augmenter le risque de cette maladie neurodégénérative. Rien qu’en Californie, le plus grand producteur et exportateur agricole du pays, il existe près de 14 000 produits pesticides avec plus de 1 000 ingrédients actifs dont l’utilisation est homologuée.

Grâce à une combinaison inédite d’épidémiologie et de dépistage de la toxicité qui s’appuie sur la vaste base de données californienne sur l’utilisation des pesticides, les chercheurs de l’UCLA et de Harvard ont pu identifier 10 pesticides directement toxiques pour les neurones dopaminergiques. Ces neurones jouent un rôle clé dans les mouvements volontaires et leur mort est une caractéristique de la maladie de Parkinson.

En outre, les chercheurs ont constaté que la co-exposition à des pesticides généralement utilisés en combinaison dans la culture du coton était plus toxique que n’importe quel pesticide pris isolément dans ce groupe.

Pour cette étude, publiée le 16 mai dans Nature Communications, les chercheurs de l’UCLA ont examiné l’historique de l’exposition à 288 pesticides sur plusieurs décennies chez des patients de la Central Valley atteints de la maladie de Parkinson et ayant participé à des études antérieures.

Les chercheurs ont pu déterminer l’exposition à long terme de chaque personne, puis, à l’aide de ce qu’ils ont appelé une analyse d’association à l’échelle du pesticide, ils ont testé chaque pesticide individuellement pour déterminer s’il était associé à la maladie de Parkinson. À partir de cette analyse non ciblée, les chercheurs ont identifié 53 pesticides qui semblaient impliqués dans la maladie de Parkinson, dont la plupart n’avaient pas été étudiés auparavant pour un lien potentiel et sont toujours utilisés.

Ces résultats ont été communiqués à un laboratoire d’analyse dirigé par Richard Krolewski, docteur en médecine, professeur de neurologie à Harvard et neurologue au Brigham and Women’s Hospital. Il a testé la toxicité de la plupart de ces pesticides sur des neurones dopaminergiques provenant de patients atteints de la maladie de Parkinson grâce à ce que l’on appelle des cellules souches pluripotentes induites, qui sont un type de cellules « vierges » pouvant être reprogrammées en neurones ressemblant étroitement à ceux qui sont perdus dans la maladie de Parkinson.

Les 10 pesticides identifiés comme directement toxiques pour ces neurones sont : quatre insecticides (dicofol, endosulfan, naled, propargite), trois herbicides (diquat, endothall, trifluraline) et trois fongicides (sulfate de cuivre [basique et pentahydraté] et folpet). La plupart de ces pesticides sont encore utilisés aujourd’hui aux États-Unis.

Hormis leur toxicité pour les neurones dopaminergiques, ces pesticides ont peu de points communs. Ils sont utilisés à des fins diverses, ont des structures différentes et n’ont pas de classification de toxicité antérieure.

Les chercheurs ont également testé la toxicité de plusieurs pesticides couramment appliqués dans les champs de coton à la même période, selon la base de données californienne sur les pesticides. Les combinaisons impliquant la trifluraline, l’un des herbicides les plus couramment utilisés en Californie, se sont révélées les plus toxiques. Des recherches antérieures menées dans le cadre de l’Agricultural Health Study, un vaste projet de recherche impliquant des applicateurs de pesticides, avaient également mis en cause la trifluraline dans la maladie de Parkinson.

Kimberly Paul, Ph.D., auteur principal et professeur adjoint de neurologie à l’UCLA, a déclaré que l’étude démontrait que leur approche permettait de dépister largement les pesticides impliqués dans la maladie de Parkinson et de mieux comprendre la force de ces associations.

« Nous avons été en mesure d’impliquer des agents individuels plus qu’aucune autre étude ne l’avait fait auparavant, et ce de manière totalement agnostique », a déclaré Paul. « Lorsque l’on associe ce type de dépistage agnostique à un paradigme de terrain à banc d’essai, on peut identifier les pesticides qui semblent jouer un rôle important dans la maladie.

Les chercheurs prévoient ensuite d’étudier les caractéristiques épigénétiques et métabolomiques liées à l’exposition en utilisant l’omique intégrative pour aider à décrire les voies biologiques perturbées chez les patients atteints de la maladie de Parkinson qui ont été exposés à des pesticides. Des études mécanistiques plus détaillées des processus neuronaux spécifiques affectés par des pesticides tels que la trifluraline et le cuivre sont également en cours dans les laboratoires de Harvard/Brigham and Women.

Les travaux de laboratoire se concentrent sur les effets distincts sur les neurones dopaminergiques et les neurones corticaux, qui sont importants pour les mouvements et les symptômes cognitifs chez les patients atteints de la maladie de Parkinson, respectivement. La science fondamentale s’étend également à l’étude des pesticides sur les cellules non neuronales du cerveau, les cellules gliales, afin de mieux comprendre comment les pesticides influencent la fonction de ces cellules essentielles.