Peau et pollution atmosphérique : sommes-nous bien protégés ?

Qu’est-ce que la pollution ? Historiquement, la pollution est la contamination (d’une personne, d’un lieu…) par des substances impures, c'est-à-dire inappropriées au contexte (au sens religieux). Jusqu’à un passé récent (Grand Larousse, 1963), le seul usage non religieux de ce terme était médical. De nos jours, ce mot désigne surtout la diffusion dans l’environnement, comme sous-produit involontaire d’une activité humaine, des polluants. Ces agents polluants sont divers et l’on parle de pollution par les rayonnements, la radioactivité, mais aussi de pollution « sensitive », lorsqu’il existe une nuisance croissante censée être provoquée par les sons agressifs, les images violentes ou considérées comme telles (la publicité, par exemple). Néanmoins, les polluants sont surtout chimiques. Nous étudierons principalement dans ce travail la pollution atmosphérique. Nous n’aborderons pas les dangers des pollutions complexes (marée noire) ni des rayonnements naturels ou artificiels, qui font déjà l’objet d’une riche littérature. En principe constante, la composition chimique de l’air est soumise à des altérations accidentelles et nocives appelées « pollution ». Ce phénomène n’est pas récent, puisque Sénèque, en 61 après Jésus-Christ, se plaignait déjà de l’air pollué de Rome(23). Les pollutions sont en partie la conséquence des concentrations humaines dans des villes et des régions, accompagnées de nombreuses combustions de matériaux divers à usage domestique, industriel, etc. À Londres, la combustion du charbon a posé des problèmes de pollution de l’air dès le XIIe siècle. En 1273, le parlement l’avait même prohibé. Néanmoins, la prise de conscience collective des dangers pour la santé humaine a été surtout effective au milieu du XXe à la suite d’épisodes de pollution atmosphérique tristement célèbres. Ainsi, du 1er au 5 décembre 1930, à la faveur d’une situation anticyclonique, une forte inversion de température, accompagnée de brouillard, s’est maintenue pendant cinq jours dans la vallée de la Meuse en Belgique, une partie du dioxyde de soufre s’est transformée en acide sulfurique entraînant la mort de 63 personnes.   Les principaux polluants Les polluants primaires Les polluants primaires sont constitués de tous les rejets directs dans l’atmosphère, en particulier, au décours des combustions de combustibles fossiles, de déchets, de bois. On en distingue deux grandes catégories : les gaz et les particules.  Les gaz Parmi les polluants gazeux, les principaux sont le dioxyde de soufre (SO2), les oxydes d’azote (NO, NO2, N2O), le gaz carbonique (CO2), le monoxyde de carbone (CO), les composés organiques volatils (COV ou HC). Les composés du chlore, principalement l’acide chlorhydrique, mais aussi les dioxines sont émis lors de l’incinération des déchets ou encore dans les aciéries.   Pollution par le dioxyde d’azote (NO2) dans le monde (observation Envisat sur 18 mois). Le monoxyde et le dioxyde d’azote (NO et NO2) sont souvent représentés globalement et on les appelle NOx. En effet, il y a quelques années, la mesure séparée de ces gaz était difficile. Lors des combustions, c’est principalement le monoxyde qui est émis. Le dioxyde a une couleur rousse et il est facilement reconnaissable lorsqu’il est émis par une cheminée industrielle. Ainsi, il était courant de voir les fumées rousses émises par les industries produisant, par exemple, des engrais azotés(24).  Les particules Ce terme de particule est une expression générique englobant les termes d’aérosol (particule de dimension < 100 mm), les « fumées noires » (de 0,1 à 5 µm) et les poussières (diamètre < 75 µm). Lorsque la combustion est bien réglée, il existe essentiellement une émission de particules fines majoritairement < 1 µm. Suivant le type de combustible et le mode de combustion, les quantités et la dimension des particules seront variables. C’est ainsi que le moteur diesel émet davantage de particules que le moteur essence. Les particules sont considérées comme majoritairement fines (< 1 µm), mais légèrement plus grosses toutefois que celles des moteurs essence. Ces particules sont des imbrûlées, c'est-à-dire constituées de métaux lourds comme le fer, le mercure, le cadmium, le plomb. Ce dernier était émis en quantité abondante par le moteur essence, lorsque le plomb tétra-éthyle était utilisé comme produit antidétonnant, afin d’augmenter le taux de compression des moteurs. La combustion des charbons, si elle n’est pas accompagnée d’un traitement efficace des effluents, est une source importante de pollution et d’émission de particules. Les charbons peuvent, en effet, contenir de nombreuses impuretés qui se dégagent dans l’atmosphère lors de la combustion. De la même façon, la fumée de tabac est également émettrice de particules.   Les polluants secondaires Les polluants secondaires(24) résultent de la transformation chimique des polluants primaires au contact des gaz déjà présents dans l’atmosphère. Ils existent également sous forme de gaz et de particules. Ainsi, le dioxyde de soufre conduit à la formation d’acide sulfurique, les oxydes d’azote à de l’acide nitrique, qui sont des acides forts. La combinaison d’oxydes d’azote, d’hydrocarbures ou encore de monoxyde de carbone conduit à un oxydant puissant, l’ozone, mais aussi au peroxyacétylnitrate. L’ozone, accumulé à proximité du sol, provoque des épisodes de pollution particulièrement nocifs en site urbain. Pour mémoire, il faut bien différencier l’ozone présent dans les basses couches de l’atmosphère, nuisible, de l’ozone présent naturellement dans la stratosphère qui joue un rôle primordial dans la protection de la vie sur terre en arrêtant les rayons ultraviolets, essentiellement C, du soleil, dangereux pour la vie. L’ozone, accumulé à proximité du sol, provoque des épisodes de pollution particulièrement nocifs en site urbain. Selon la nature des polluants et l’état de la peau, les modes de pénétration des agents toxiques sont différents ; ainsi, certains composés chimiques peuvent altérer la barrière cutanée par ramollissement de la kératine à la surface de la peau (produits caustiques) ou par dessèchement cutané exagéré. D’autres utilisent des ouvertures naturelles, telles que les pores et les tiges pilaires.   Effets cutanés des principaux polluants Leur recensement est rendu difficile par le fait que les effets sur la santé sont multifactoriels et qu’un polluant est rarement isolé. Ils dépendent également du mode de vie, de l’alimentation, du tabagisme associé éventuel, du climat, etc. Par ailleurs, les études concernant la peau sont encore peu nombreuses. Nous avons analysé dans ce travail les données disponibles sur le site Pub Med en utilisant les termes MESH (skin, etc.) associés par un opérateur booléen AND aux différentes molécules constituant la pollution. Les hydrocarbures aromatiques polycycliques Ils sont issus de la pyrolyse de combustibles comme le pétrole et le fuel, le benzo(a)pyrène en est le chef de file. Ils ont un tropisme important pour les lipides, certains peuvent être activés en composés de type époxydes et diols, susceptibles de se lier à l’ADN et capables d’amorcer un processus de cancérisation. Il semblerait que cette action soit synergique avec celle des UVA et UVB(1). Chez la souris, il a ainsi été bien mis en évidence qu’une application cutanée hebdomadaire de benzopyrène induisait l’apparition de carcinome dans un délai d’environ 14 semaines, et cela proportionnellement à la dose appliquée(2). Le benzopyrène peut être impliqué dans un processus de cancérisation en synergie avec les UVA et UVB.   Les hydrocarbures aromatiques chlorés Les polychlorodibenzodioxines (ou dioxines) sont retrouvés comme impuretés dans certains pesticides ou comme résidus secondaires de procédés industriels. Leur responsabilité est reconnue dans l’acné. Une hyperkératinisation au niveau des follicules et une involution des glandes sébacées sont observées après application de 2, 3, 7, 8-tétrachlorodibenzodioxine en topique chez des souris. A. Baccarelli(25) a conduit une étude épidémiologique concernant 100 victimes de la catastrophe Seveso en Italie (juillet 1976), qui permettait de conclure que 20 ans après, les dosages sanguins de dioxine restaient élevés, et ce proportionnellement à la sévérité de l’acné chlorée, surtout lorsque l’âge d’exposition était < 8 ans. Par contre, cette acné ne se majorait pas chez les adolescents. Rappelons que cette toxicité cutanée des dioxines a été récemment médiatisée par l’empoisonnement de l’actuel président ukrainien, Viktor Yushchenko(26). La responsabilité des dioxines est reconnue dans l’acné.   Les composés organiques volatiles Les hydrocarbures, les cétones, les aldéhydes, les solvants (benzène), les fluorocarbones et les gaz (méthane) sont issus des procédés industriels et de la circulation automobile. Leurs effets sont variés. L’effet de l’hexachlorobenzène après ingestion chez le rat se traduit par une immunotoxicité et la formation de lésions précancéreuses au niveau de la peau (4). Ils peuvent également induire la production de marqueurs de l’inflammation dans des kératinocytes en culture (5), des cytokines comme l’IL-8 et l’IL-1 a sont spécifiquement augmentées et pourraient favoriser le développement de réaction inflammatoire (peau réactive ?). Dans une étude sur les peaux réactives(6), il apparaît d’ailleurs que 44 % des Français rapportent avoir une peau réactive en relation avec la pollution. Ceci mérite d’être confirmé. L’hexachlorobeuzène peut favoriser l’inflammation cutanée et la formation de lésions précancéreuses.   Les métaux lourds L’arsenic est libéré dans l’environnement lors d’utilisation de pesticides, d’exploitation minière, de combustion de fuel et par des procédés industriels. L’arsenite (qui est une des formes inorganiques de l’arsenic) se fixe au groupement thiol des protéines et l’arsenate (la deuxième forme) est un analogue du phosphate. Ainsi, certaines activités enzymatiques sont inhibées et l’expression génique altérée. Les effets cutanés sont variés(7) allant de simples hyperkératoses localisées principalement aux extrémités à des hyperpigmentations jusqu’à d’authentiques lésions malignes cutanées. Cela constitue les manifestations de l’arsenisme et peut être confirmé par un dosage biologique. Concernant le chrome et le nickel, leur rôle déclencheur dans l’eczéma de contact est bien connu des dermatologues et allergologues. Les effets des autres métaux lourds (plomb, cadmium...) sur la peau ont été peu étudiés.   L’ozone (O³) Il s’agit d’un polluant photochimique qui résulte de plusieurs réactions chimiques entre plusieurs polluants dits précurseurs (oxyde d’azote principalement, ainsi que des hydrocarbures ou des solvants). Schématiquement, le dioxyde d’azote laisse échapper une molécule d’oxygène sous l’effet des UV, qui se combine à l’oxygène de l’atmosphère (O2) pour former de l’ozone (O3). La pollution automobile et surtout l’absence de vent et la chaleur des couches d’air élevées plaquent au sol ce gaz qui stagne dans les villes. L’ozone par l’intermédiaire des radicaux libres est un gaz agressif pour les muqueuses oculaires et respiratoires, essentiellement. Les effets sur la peau commencent néanmoins à être mieux connus(8). De la même façon que sur les poumons, il induit sur la peau une consommation d’antioxydants (tocophérols, ascorbate, urate), une oxydation des lipides et protéines de la couche cornée pouvant entraîner une sécheresse cutanée ; on peut noter une stimulation de la synthèse d’hème-oxygénase, de cyclo-oxygènase 2 pouvant être responsable d’une inflammation. Il existe également une stimulation de la synthèse de kératine 10 normalement exprimée dans les cellules bien différenciées de l’épiderme, ce qui suggère une stimulation de la synthèse et de la différenciation de ces cellules. L’ozone induit sur la peau une consommation d’antioxydants, une oxydation des lipides et protéines de la couche cornée pouvant entraîner une sécheresse cutanée. Néanmoins, l’action de l’ozone ne serait pas toujours si délétère (9), puisqu’une brève exposition à de petites quantités d’O³ pourrait même avoir des actions thérapeutiques. Ainsi, cette molécule a pu être stabilisée comme ozonide dans les doubles chaînes d’un acide gras mono-insaturé comme l’acide olique, et ses actions sont reconnues alors bactéricides, antivirales et antifongiques. À signaler que ce type de topique est déjà utilisé aux États-Unis et disponible par vente sur internet (Ultraozone gel®22…). La couche cornée contient du sébum, ainsi, par le biais des acides gras insaturés, l’ozone se retrouverait de cette façon naturellement transformé.   Moyens de défense contre les polluants Nous n’aborderons pas le domaine de la prévention primaire que représente l’écologie. Le premier moyen de lutter contre ces agressions est naturellement d’éviter autant que faire se peut les zones très polluées. Il convient de se rappeler que lors du passage d’une zone de mauvais temps, le vent brasse et dilue la pollution, tandis que la pluie lessive l’air de toutes les particules en suspension. De la même façon, le nettoyage cutané à l’eau et au savon permet d’éliminer une partie des dépôts de pollution. A contrario, le temps beau et sec favorise la pollution. Nos défenses naturelles La fonction barrière de la peau constitue notre défense naturelle contre la pollution. Le stratum corneum limite la perte en eau transépidermique, mais également le passage inverse par l’intermédiaire de ses couches de cornéocytes enrobées dans la matrice extracellulaire riche en céramide, cholestérol et acides gras libres (10). De plus, la peau est protégée contre le stress oxydatif par une variété d’antioxydants. D’une part, au contact de l’oxygène de l’air, les corps gras de la peau peuvent générer des radicaux libres, qui sont des molécules instables, d’autre part, ces lipides peuvent être le siège de la peroxydation. Or, il existe des antioxydants naturels capables d’inhiber la production de ces radicaux libres ; on peut citer des enzymes, telles que la glutathion peroxydase, la superoxyde dismutase et les catalases, ainsi que des antioxydants de bas poids moléculaire, tels que des isoformes de la vitamine E, de la vitamine C, du glutathion, de l’acide urique et de l’ubiquinol. Il existe également des molécules capables d’interrompre la réaction en chaîne et de piéger les radicaux libres, tels que l’a- et le g-tocophérol. Glutathion peroxydase, superoxyde dismutase, vitamines E et C, glutathion, acide urique... sont des antioxydants naturels de la peau. Il a par ailleurs été montré que certains antioxydants (ascorbate, urate et glutathion) se répartissent selon un gradient de concentration plus important de la surface vers la profondeur(11). Cela permet une meilleure défense antioxydante, tout en compensant la  desquamation physiologique qui fait régulièrement disparaître les couches superficielles de l’épiderme. Par ailleurs, lorsque des lésions sont malheureusement irréversibles, les cellules altérées peuvent être éliminées par un phénomène d’apoptose ou par l’intermédiaire de médiateurs de l’inflammation. L’organisme est également capable de produire des protéines dites « réparatrices » comme la ferritine, l’hème-oxygénase, les protéines de choc thermique (HSP), etc.   Renforcer les mécanismes de défense naturelle Le troisième moyen a surtout été étudié pour lutter contre les méfaits des UV (sélénium, zinc, acide rétinoïde, vitamines E et C...)(12,13).  Hydrater K. Kikuchi(14) s’est intéressé aux bénéfices de l’application journalière d’une crème hydratante sur une peau desséchée durant la saison hivernale ; celle-ci entraînait une diminution de la perte en eau transcutanée et une diminution de la synthèse de cytokine pro-inflammatoire (IL-1a), avec pour conséquence de diminuer l’état inflammatoire a minima qui existe en cas d’agression cutanée.  Les antioxydant L’utilisation d’antioxydants a également été étudiée. Ceux-ci permettent une meilleure conservation des corps gras qui entrent comme ingrédients dans les préparations(15). Par ailleurs, certains comme la vitamine E possèderaient à côté de leur activité antioxydante une activité propre(16) comme une augmentation du flux sanguin capillaire et une action anti-inflammatoire sur la prévention des lésions, dues à une application externe d’huile de croton, par exemple. L’action synergique de la vitamine E avec la vitamine C a pu également être mise en évidence sur des lignées cellulaires traitées par herbicide(17). Le problème réside dans le danger éventuel de ces molécules, qui subissent le même sort que les autres constituants du cosmétique, celui d’être mis au contact avec la peau et les muqueuses. Les études sont nombreuses et contradictoires, mais on peut retenir que les réactions allergiques sont peu nombreuses et qu’une éventuelle action carcinogène n’a pas été retrouvée(15). Récemment, les propriétés antioxydantes de molécules, telles que l’amantadine (antiviral), le tryptophane, le propanolol, mais aussi les flavonoïdes (pigments hydrosolubles des plantes) et du millepertuis (herbe de la Saint Jean) ont été retenues contre les dommages photo-induits(18).  Les anti-inflammatoires Un effet protecteur de la prise régulière d’anti-inflammatoires non stéroïdiens type acide acétyl-salicylique dans la genèse de spinocellulaires paraît également très prometteur(19). Cela était déjà connu pour le cancer du côlon. L’explication reste obscure, mais il avait pu être mis en évidence sur des modèles de souris génétiquement modifiées, pour développer plus rapidement des tumeurs cutanées, que cette molécule contrait les effets mutagènes du benzopyrène(20). Cela peut également permettre d’imaginer un effet bénéfique topique de cette molécule, qui n’a pour l’instant été évalué que sur les dommages photo-induits(18).  Les détoxiquants D’autres molécules paraissent prometteuses. Ainsi, l’Olestra©, encore appelé le faux gras, est une graisse synthétique (polyester de sucrose) qui possèderait des vertus détoxiquantes, en diminuant l’absorption de molécules telles que les dioxines. Elle a d’ailleurs été utilisée pour traiter le président ukrainien, Viktor Yushchenko empoisonné(26).   L’hormesis Un quatrième moyen mérite d’être mentionné. Il s’agit de l’« hormesis » ou hormoligosis (du grec hormo : exciter et oligo : petites quantités), qui postule que l’exposition d’un être vivant à des petites doses chroniques d’un agent chimique entraîne une réponse opposée à celle d’une forte dose, et ainsi peut devenir bénéfique(21), laissant présager d’une adaptation des êtres vivants à la pollution. L’explication de ce phénomène est encore mal connue. Il a été décrit pour la première fois par Luckey en 1968 à partir d’observation sur un criquet, Acheta domesticus, pour lequel des doses sublétales de plusieurs insecticides augmentaient le taux de croissance. Plus étrangement, ces résultats ont pu être également retrouvés avec l’usage de faibles doses de radiations ionisantes(22). L’hypothèse principale serait que des cellules préexposées à des agents, à l’origine de cassures chromosomiques, pourraient initier les processus de réparation. Lorsque les cellules sont à nouveau irradiées à doses plus importantes, la réparation est nettement facilitée, ce qui serait dû à l’augmentation de l’expression ou de l’activité de certaines enzymes de réparation. Une deuxième hypothèse s’appuie sur le fait que les radiations ionisantes, par exemple, permettent la synthèse d’enzymes aptes à éliminer les agents toxiques qui endommagent la cellule lorsqu’elle reçoit une certaine dose de radiations. Dans cette hypothèse, la protection des cellules se produirait avant même que les chromosomes ne soient atteints. Les enzymes nettoyeuses, dès lors qu’elles ont été synthétisées, capturent les déchets, tels que les radicaux libres, évitant alors une partie des lésions génétiques. À noter que pour G. Valacchi(9), cela pourrait constituer l’explication de la tolérance, voire de la nécessité de petites quantités d’O3 sur la peau. Est-ce à dire que nous nous adaptons progressivement à la pollution? Il est bien sûr imprudent de l’affirmer, mais ceci a le mérite d’ajouter une petite touche d’optimisme à ce sujet si alarmant que constitue de nos jours les effets de la pollution sur le monde vivant.