Des niveaux élevés de mercure attribués à des types de cellules particuliers dans le cerveau des mammifères

L'exposition au mercure (Hg) est extrêmement neurotoxique sous la plupart des formes chimiques. Même les scientifiques qui étudient les composés du mercure courent des risques en raison de leur exposition potentielle au Hg. Le célèbre physicien Michael Faraday a souffert d'une intoxication au mercure due à une exposition prolongée aux vapeurs de mercure, ce qui l'a amené à interrompre ses recherches à l'âge de 49 ans en raison de la détérioration de son état de santé. Un autre exemple est celui de la chimiste de laboratoire Karen Wetterhahn, qui a été tuée par un empoisonnement au diméthylmercure après que quelques gouttes se soient échappées d'une pipette et soient tombées sur l'une de ses mains gantées de latex.

De nombreuses études se sont concentrées sur l’exposition et les effets du Hg, en particulier chez les créatures marines et marines. Il est bien connu que les gens devraient limiter la consommation de certains poissons, comme le thon, en raison de la présence de mercure. Cependant, la question se pose : les ions mercure peuvent-ils atteindre le cerveau des animaux terrestres ?

Le Dr Yulia Pushkar, professeur de physique et d'astronomie au College of Science de l'Université Purdue, était initialement sceptique. Elle maintient un programme d'imagerie cérébrale depuis 2008 à l'Université Purdue. Son groupe, doté d'une expertise dans la préparation d'échantillons, les mesures et l'analyse de données, est recherché par les chercheurs aux États-Unis et dans le monde entier, notamment ceux du Japon et plus récemment d'Australie.

Le groupe de recherche de Pushkar a été chargé de vérifier la présence de Hg dans les cerveaux des mangoustes collectées sur l'île d'Okinawa. Étonnamment, des scanners cérébraux ont révélé la présence de mercure dans ces animaux invasifs. Le groupe de recherche a affiné les scans, atteignant une résolution de quelques dizaines de nanomètres pour observer les cellules cérébrales affectées. Leurs résultats collaboratifs ont été récemment publiés dans Lettres de chimie environnementale.

Le mystère de la façon dont le mercure pénètre dans le cerveau de la mangouste reste entier. Les sources possibles incluent l’eau qu’ils boivent, les œufs d’oiseaux qu’ils consomment, l’exposition aux minéraux ou même l’air qu’ils respirent. Une chose est cependant très claire : c’est un très mauvais signe.

“Le Hg est très toxique à faibles concentrations, car il peut se lier et affecter le fonctionnement de biomolécules essentielles”, explique Pushkar. “L'efficacité de la désintoxication dépendra de l'absorption et de la liaison constantes à l'intérieur des accumulations détectées et des fuites potentielles de celles-ci si les cellules cérébrales meurent. À l'heure actuelle, il n'existe aucun moyen connu de dissoudre en toute sécurité ces agrégats des tissus et il n'y a aucun rapport faisant état d'une inversion de l'empoisonnement au Hg. système neuronal. La principale approche que nous devrions tous adopter est d’éviter toute exposition, en particulier les expositions chroniques comme dans le cas de Faraday.

“J'étais sceptique quant à la possibilité de détecter du mercure. Habituellement, les éléments neurotoxiques, même s'ils pénètrent dans le cerveau, sont présents à des concentrations extrêmement faibles”, explique Pushkar. “Nous avons apporté ces spécimens à la source avancée de photons du laboratoire national d'Argonne, où les cerveaux ont été exposés à des rayons X intenses. Défiant mon scepticisme, le signal Hg était présent.”

En analysant des échantillons de cerveau, les chercheurs ont commencé à retracer les zones du cerveau qui semblaient avoir une teneur plus élevée en Hg. Après trois années d'études et cinq voyages dans deux installations nationales de synchrotron (Advanced Photon Source au Argonne National Laboratory et NSLS-II au Brookhaven National Laboratory), les chercheurs peuvent désormais signaler que des cellules cérébrales particulières : les cellules du plexus choroïde (constituant la barrière sanguine du liquide céphalo-rachidien) ) et les astrocytes de la zone sous-ventriculaire contiennent des puncta riches en Hg (taille d'environ 0,5 à 2 microns).

L'équipe de chercheurs de Pushkar pense que ces cellules aident à filtrer le Hg du sang et des tissus cérébraux et à le stocker à l'aide d'un autre élément, le sélénium (Se). Il reste à découvrir quelles molécules biologiques particulières contenant du Se lient le Hg.

L'équipe de Pushkar pour cette publication est composée de Pavani Devabathini et Gabriel Bury (tous deux étudiants diplômés) et de Darrell Fischer, alors étudiant de premier cycle (actuellement à l'école supérieure de Harvard). Les données ont été collectées par l’ensemble de l’équipe et analysées par Devabathini et Fischer. Une fois les données analysées, toute l’équipe a contribué à la rédaction de la publication.

Cette découverte est importante pour la surveillance environnementale des animaux terrestres et fournit de nouveaux outils pour tracer le Hg dans les cellules cérébrales, ce qui pourrait avoir un impact sur la santé et la sécurité humaines.

“Les activités humaines entraînent l'émission de 2 000 tonnes de composés de mercure par an et nous ne comprenons pas vraiment où finit tout ce mercure neurotoxique”, explique Pushkar. “Jusqu'à présent, la plupart des études se sont concentrées sur le biote marin (poissons et baleines), mais apparemment les espèces terrestres sont également affectées. Nous nous attendons à ce que le cerveau humain réagisse au Hg de la même manière via des interactions avec les cellules du plexus choroïde et les astrocytes. Cependant, nous ne savons pas. si le cerveau humain possède suffisamment de biomolécules contenant du Se pour se lier au Hg. »