Machines à remonter le temps biologiques : ce qu’un seul cheveu peut nous révéler sur le risque

Le problème du risque « estimé »

L’évaluation du risque repose souvent sur des hypothèses.

Quelle a été l’exposition réelle d’une personne ? Sur quelle période ? À quelle fréquence a-t-elle consommé une source alimentaire contaminée ? Sa mémoire est-elle fiable ? Dans quelle mesure les moyennes de population sont-elles représentatives ?

Ces questions sont au cœur de l’évaluation des risques environnementaux et pour la santé humaine. Lors d’une récente présentation donnée à GeoEnviroPro, la fondatrice de TrichAnalytics, Jennie Christensen, a présenté une méthode permettant d’obtenir des réponses sans dépendre fortement des estimations et des suppositions.

Jennie Christensen décrit les cheveux et les vibrisses comme de véritables machines à remonter le temps biologiques : des archives vivantes qui enregistrent et préservent au fil du temps des informations intégrées sur les expositions, créant ainsi un historique chronologique de ce qui est entré dans l’organisme, et à quel moment.

Et il ne faut qu’un seul cheveu.

Les cheveux n’oublient jamais

Les cheveux sont particulièrement bien adaptés à l’analyse des expositions en raison de leur structure.

Constitués principalement de kératine, une protéine riche en soufre présentant une forte affinité pour de nombreux métaux, ils capturent les éléments qui pénètrent dans l’organisme et les incorporent aux tissus en croissance. Une fois formée, la fibre capillaire devient métaboliquement inerte.

Contrairement au sang ou aux tissus mous, qui évoluent constamment à mesure que l’organisme maintient son équilibre, le cheveu enregistre simplement l’information.

« C’est comme une bande d’enregistrement de votre historique d’exposition », explique Jennie Christensen.

Cette permanence rend les cheveux particulièrement puissants pour les analyses chronologiques. À mesure qu’ils poussent, ils créent une chronologie de l’exposition qui peut ensuite être reconstituée grâce à l’ablation laser et à la spectrométrie de masse.

Chez TrichAnalytics, des lasers plus fins que la largeur d’un cheveu analysent des sections microscopiques le long de la fibre, produisant des milliers de points de données et mesurant simultanément 28 éléments.

Le résultat n’est pas une simple valeur moyenne, mais un historique continu de l’exposition.

Et selon Jennie Christensen, la méthode est hautement reproductible.

Dans un exemple, deux cheveux complètement différents, prélevés à deux ans d’intervalle, ont produit des profils de concentration et des tendances pratiquement identiques.

« La même histoire apparaît encore et encore », dit-elle.

L’expérience du sushi

Jennie Christensen a utilisé sa propre consommation de sushi pour illustrer le concept.

Au départ, elle a abordé le problème comme le font de nombreuses évaluations du risque : en estimant l’exposition à partir de souvenirs et d’hypothèses.

À quelle fréquence mangeait-elle du poisson ? De quelles espèces s’agissait-il ? En quelles quantités ? Quel était son poids corporel à l’époque ?

Les calculs suggéraient un risque global relativement faible.

Mais lorsqu’elle a analysé ses propres cheveux, une réalité très différente est apparue.

La chronologie de l’exposition a révélé des pics importants correspondant à des périodes de forte consommation de sushi, particulièrement lors de voyages au Pérou où elle est devenue passionnée de sushi fusion nippo-péruvien et en consommait quotidiennement.

Ses concentrations de mercure ont augmenté rapidement. Puis, lorsqu’elle est revenue à des protéines terrestres comme le bœuf et le poulet, les concentrations ont commencé à redescendre.

La découverte la plus surprenante n’était pas simplement que l’alimentation influençait l’exposition au mercure. C’était que sa mémoire de son exposition était erronée.

Elle estimait que le poisson représentait environ 10 % de son alimentation. Les données capillaires suggéraient plutôt une proportion proche de 25 %.

Pourquoi les moyennes masquent la véritable histoire

L’un des enseignements les plus importants de cette présentation concerne les limites des moyennes.

Les évaluations traditionnelles du risque condensent souvent l’exposition en une seule valeur moyenne globale. Les cheveux ont cependant révélé quelque chose de beaucoup plus nuancé : des périodes de forte exposition cachées à l’intérieur de moyennes pourtant modérées.

Certaines augmentations du mercure étaient progressives. D’autres s’élevaient presque verticalement. Ces pentes avaient leur importance.

Jennie Christensen a relié ces observations à des essais alimentaires réalisés sur des grizzlis pendant ses travaux postdoctoraux. Les ours ayant consommé différentes quantités de poisson présentaient des taux d’augmentation du mercure dans les poils directement corrélés à leur consommation alimentaire.

Les implications étaient importantes.

Au lieu d’estimer l’exposition à partir d’hypothèses, le taux de variation observé dans les cheveux eux-mêmes pourrait servir à calculer l’apport quotidien estimé.

Dans le cas de Jennie Christensen, certains quotients de danger à court terme étaient beaucoup plus élevés que ce que les estimations moyennes laissaient supposer.

Le « risque réel » et le « risque estimé » ne sont pas nécessairement la même chose.

Cette distinction pourrait avoir des conséquences importantes pour la surveillance environnementale, les études sur la faune, la recherche sur les systèmes alimentaires autochtones et les évaluations de santé humaine, lorsque les expositions fluctuent au fil du temps plutôt que de demeurer constantes.

Un seul cheveu, des implications considérables

La présentation a également mis en lumière l’une des forces distinctives de TrichAnalytics : sa capacité à travailler avec des échantillons extrêmement petits et non conventionnels.

Grâce aux méthodes d’ablation laser à l’échelle microscopique utilisées par le laboratoire, l’analyse peut souvent être réalisée à partir d’un seul cheveu ou d’une seule vibrisse.

Les cheveux et les vibrisses peuvent également être prélevés de manière non invasive, expédiés sans agent de conservation et conservés pendant des années sans se dégrader. Jennie Christensen a d’ailleurs mentionné que le laboratoire a récemment analysé des cheveux humains vieux de 800 ans provenant de France.

L’implication plus large est que les tissus biologiques contiennent probablement une information chronologique beaucoup plus riche que celle captée par la plupart des méthodes d’analyse conventionnelles.

Au lieu de réduire l’exposition à une valeur moyenne unique, ces approches permettent de reconstruire son évolution au fil du temps : identifier des pics, des changements, des tendances et des liens comportementaux qui resteraient autrement invisibles.

Dans la perspective de Jennie Christensen, un cheveu est bien plus qu’un échantillon biologique.

C’est un dossier extraordinairement éclairant.

Avis important

Ce document a été initialement rédigé en anglais puis traduit en français à l’aide de l’intelligence artificielle. Malgré le soin apporté à cette traduction, certaines erreurs ou imprécisions peuvent subsister.