Le pollen réagit-il aux changements climatiques ?

Le retour des beaux jours et la hausse des températures ont soulevé les problèmes sanitaires liés à la qualité de l’air. Avec l’arrivée du printemps et la floraison précoce des plantes, les particules de pollen sont remises en suspension, amenant les problèmes allergiques liés à ce dernier, appelés aussi pollinose ou rhinite allergique saisonnière. On constate que le nombre d’allergies au pollen tend à augmenter chaque année. En France, on estime leur prévalence à 30 % de la population adulte, 11 à 17 % des adolescents, 6 à 9 % des enfants.

Paramètres influençant l’allergénicité

Afin de rendre exhaustive l’étude sur l’allergénicité, il est impératif de prendre en compte l’influence des paramètres génétiques et environnementaux.

Les paramètres génétiques sont liés à l’hypersensibilité, correspondant à une réponse anormale et excessive vis-à-vis d’une substance étrangère appelé antigène. Dans le cas d’une allergie, cet antigène de l’environnement est appelé allergène. L’allergie au pollen se caractérise par la reconnaissance de l’allergène, le grain de pollen, par des immunoglobulines de type E : elle est classée parmi les allergies IgE-dépendantes. Ce type d’allergie est une hypersensibilité de type 1 (d’après la classification de Gell et Coombs) appelée hypersensibilité immédiate car les symptômes apparaissent rapidement après contact avec l’allergène. L’hypersensibilité immédiate est ainsi caractérisée par deux phases immunologiques : une première phase de sensibilisation ou immunisation amenant à la synthèse des IgE spécifiques ; puis une deuxième dite de révélation ou effectrice liée à l’activation immédiate par l’allergène des cellules présentant les IgE à leur surface.

Au cours de la phase de sensibilisation, le premier contact entre l’environnement extérieur et le système immunitaire va se faire via les tissus frontières de l’organisme tels que la peau, les muqueuses respiratoires ou digestives. Ces tissus présentent la double fonction de défense anti-infectieuse et de maintien de la tolérance vis-à-vis des antigènes environnementaux. Présentes dans tous les tissus frontières, les cellules dendritiques capturent en permanence les antigènes. Ces cellules ayant capturé des antigènes migrent vers les ganglions lymphatiques locorégionaux en achevant leur maturation, afin d’interagir avec les lymphocytes T.

En parallèle, on observe une augmentation de mastocytes dans les tissus et de basophiles dans le sang. Les IgE produits sont alors présents dans le sang et les tissus, pouvant ainsi se fixer à la surface de ces cellules. Cette fixation avec un récepteur se distingue en fonction de son affinité. On observe les récepteurs de forte affinité pour les IgE notés FcεR1 ayant un site spécifique reconnaissant l’allergène, contrairement aux récepteurs de faible affinité FcεR2 qui ne lient pas les IgE tant qu’ils ne sont pas couplés à leur allergène.

Ensuite, la phase effectrice de l’hypersensibilité immédiate dépend des IgE et surtout des mastocytes. Lors d’un nouveau contact, la reconnaissance du même allergène par les IgE portées par les FcεR1 à la surface des mastocytes ou des polynucléaires basophiles conduit à l’activation en cascade de ces cellules. Cette activation nécessite que l’allergène soit au moins divalent pour permettre de relier entre elles deux IgE adjacentes. On appelle ce phénomène «pontage» ou agrégation des IgE par l’allergène. D’une part, ceci va permettre la libération de facteurs inflammatoires comme l’histamine déclenchant la réaction allergique et entraînant les troubles caractéristiques : écoulement nasal, picotement, éternuement… D’autre part, les mastocytes, dans ces conditions, vont aussi libérer des médiateurs pouvant mener à des réactions allergiques graves, comme un choc anaphylactique.

Afin de compléter cette étude, il est important de considérer les paramètres environnementaux. Le pollen appartient à la famille des aérosols, il s’agit donc d’une population de particules solides ou liquides en suspension dans un milieu gazeux, l’air dans notre cas. Le suivi de l’impact du pollen, donc des aérosols atmosphériques, prend en compte plusieurs facteurs : la taille, le temps de séjour et le transport.

Les aérosols atmosphériques sont des particules classées selon leur diamètre. Les pollens peuvent mesurer de 150 μm jusqu’à moins de 10 μm (catégorie PM10). Plus le diamètre des particules est petit, plus il lui sera facile de pénétrer dans l’organisme humain jusqu’à atteindre les bronches. La taille du pollen influe sur d’autres paramètres, tel que le temps de résidence dans l’atmosphère. En moyenne, le temps de séjour des particules de pollen est de l’ordre de quelques minutes à quelques semaines selon les conditions climatiques. Appelé aussi pollinisation, le transport des particules de pollen sera différent selon les régions. On constate que ce transport est essentiellement favorisé par le vent mais aussi par la présence d’insectes. On peut noter l’importance des insectes dans le documentaire “Pollen” de DisneyNature :

Les recherches sur l’allergénicité des particules de pollen ont pour but de déterminer l’influence du changement climatique sur ces trois principaux paramètres. On distingue différents types de pollen en fonction de leur origine. Ces pollens diffèrent par la part relative de composés azotés (de 16 à 40% du poids sec du pollen), principal responsable des affections allergiques. Il existe trois catégories :

• les pollens d’arbres (cyprès, bouleau, chêne, frêne, platane, olivier, charme, aulne)
• les pollens de graminées
• les pollens d’herbacées (ambroisie, armoise)

Le programme Atopica

Mis en place en 2011 par l’Union Européenne, le programme Atopica a pour objectif la compréhension des effets du climat à l’échelle globale et régionale, de l’utilisation des sols et de la qualité de l’air sur l’allergénicité des pollens. Afin de mesurer ces effets sur l’ensemble du territoire européen, ce programme met en collaboration huit établissements universitaires et de recherche, ainsi que deux PME. Pour la réalisation du programme Atopica, plusieurs axes de recherche ont été déterminés.

Le programme a développé des modèles statistiques et physiques de l’évolution de la concentration des pollens «allergisants» dans l’air en Europe basé sur le suivi du cas le plus préocupant du point de vue de la santé publique : le pollen de l’ambroisie (Ambrosia artemisiifolia L.). Appelé aussi herbe à poux, c’est une espèce hautement allergisante et invasive par sa grande vitesse de propagation à travers toute l’Europe.

Le principe est de modéliser l’impact des changements combinés dus à la pollution de l’air, de l’utilisation des sols et du climat afin de réaliser des simulations et des projections sur les concentrations ainsi que le mode de propagation du pollen d’ambroisie. Cette étude est réalisée à l’aide de capteurs volumétriques (Hirst) dont le principe est d’aspirer un volume d’air connu avec projection des particules sur une surface piège. Cette dernière est une bande de cellophane rendue adhésive grâce à l’ajout de sillicone. Après une semaine, cette bande est découpée avant d’être être analysée au microscope photonique. Cette analyse permet d’estimer la concentration pollinique (nombre de grains de pollen par mètre cube d’air), obtenue en multipliant le nombre de grains de pollen par un facteur de conversion qui tient compte du volume d’air aspiré et de la surface analysée.

Un autre axe de recherche concerne l’évaluation des risques de maladies induites par le pollen. Cet axe comprend l’étude des groupes de patients vulnérables. L’effet du pollen dans l’initiation de l’allergie est étudié avec un modèle animal afin d’identifier les biomarqueurs précoces de la mise en place de l’allergie.

Constats et attentes

Le programme Atopica se base sur la réunion de deux observations : d’une part, l’évolution du climat, de la qualité de l’air et de l’utilisation des sols ; d’autre part, la propagation de l’ambroisie d’un point de vue géographique.

Les études ont montré que pour relarguer son pollen, l’ambroisie doit atteindre la maturité sexuelle avant d’être «tuée» par le gel en automne. Les chercheurs ont aussi observé que les régions montagneuses à haute altitude, telles que les Alpes, sont des régions trop froides pour la reproduction de l’ambroisie. Il a été prouvé que l’ambroisie a besoin d’espace pour se développer, expliquant ainsi son nombre élevé dans les terrains vagues et au bord des routes.

Actuellement, des études sont encore en cours afin de connaître le lien entre ces différents points et de réaliser une évaluation de la concentration en pollen sur une vingtaine d’année. Ces études visent à déterminer la corrélation entre la concentration en pollen et l’influence du changement climatique afin d’envisager les différents scénarios possibles.

Cette évaluation permettra d’établir des recommandations pour les décideurs politiques et les chercheurs. Elle autorisera ainsi l’orientation de nouvelles recherches destinées à lutter contre l’augmentation de la concentration des pollens.