Effets sur le système nerveux central et périphérique

Plusieurs équipes ont analysé l’impact d’une exposition aux champs électromagnétiques basses fréquences sur le cerveau et le système nerveux. Ces travaux sont très divers et n’ont pas tous la même finalité. Certains chercheurs ont étudié le rôle de l’exposition sur la genèse de certaines pathologies cérébrales, notamment des maladies neurodégénératives, alors que d’autres équipes ont plutôt analysé l’impact de l’exposition sur l’activité cérébrale, et par extension sur les capacités cognitives et le comportement.

Études en relation avec les pathologies cérébrales

7.2.1.1 Études en relation avec la maladie d’Alzheimer et les pathologies neurodégénératives.

L’équipe d’Akdağ a publié plusieurs études (Akdağ et al. 2010a et b, 2013 a et b) visant à évaluer les dommages cellulaires dus à une exposition chronique aux champs électromagnétiques basses fréquences (cf. § 7.1.3.2). Des rats Sprague Dawley mâles âgés de 4 mois ont été exposés à un champ à 50 Hz 2 h / jour, 7 jours par semaine, pendant 10 mois. Dans l’étude d’Akdağ et al. (2013a), des évaluations spécifiques ont été effectuées afin d’étudier les conséquences du stress oxydant sur un marqueur de la maladie d’Alzheimer, l’accumulation de protéine β-amyloïde, qui, sous forme de dépôts, constitue les plaques séniles ou plaques amyloïdes. Les paramètres mesurés ont été le malondialdéhyde, la carbonylation de protéines et la mesure de la protéine β-amyloïde (peptide Aβ 1-40). La carbonylation des protéines et le taux de malondialdéhyde sont augmentés suite aux expositions de 100 et 500 µT mais aucune différence significative n’est constatée entre les 3 groupes d’exposition (0, 100 et 500 µT) pour les taux de protéine β-amyloïde. Il n’y a pas de différence significative entre les groupes d’exposition à 100 et 500 µT pour aucun des paramètres évalués.

L’équipe de Zhang a publié deux articles en relation avec les champs basses fréquences et un marqueur de la maladie d’Alzheimer sur des animaux sains. En 2013, Zhang et al. ont recherché dans quelle mesure ces champs et l’aluminium pouvaient avoir un effet synergique sur la genèse de troubles cognitifs et représenter un facteur de risque potentiel de la maladie d’Alzheimer, considérant que des effets délétères de l’aluminium sur la cognition et certaines maladies neurodégénératives ont été suggérés (Zhang et al., 2013).

Quatre groupes de rats ont été constitués : contrôle (sans exposition au champ - sans traitement AlCl3), Al (sans exposition au champ, avec traitement AlCl3), champ seul (50 Hz ; 100 µT pendant 12 semaines), et exposition au champ + AlCl3. L’évaluation de la mémoire spatiale a été réalisée en piscine de Morris (cf. § 7.2.3.1) et la concentration en protéine β-amyloïde dans le cortex cérébral et l’hippocampe a été mesurée. Une analyse histopathologique de l’hippocampe (sous-région CA1) et du cortex pariétal (au-dessus de l’hippocampe) a été réalisée en aveugle. Une altération de la mémoire (apprentissage et rappel) et des caractéristiques morphologiques (perte neuronale et augmentation de la densité en protéine β-amyloïde) a été constatée dans tous les groupes recevant de l’aluminium, mais aucune différence n’a été observée entre les groupes contrôles et exposés aux champs seuls. L’exposition concomitante aux champs et à l’aluminium n’entraine pas plus d’effet que l’administration d’aluminium seul. Les auteurs concluent à une absence d’association entre l’exposition aux champs basses fréquences et l’apparition de marqueurs comportementaux, histologiques ou biologiques de la maladie d’Alzheimer, et une absence d’interaction entre les champs et l’aluminium. En 2015, la même équipe a étudié les effets d’une exposition aux champs électromagnétiques basses fréquences sur les capacités d’apprentissage chez les rats (Zhang et al., 2015). Vingt rats mâles adultes de la souche Sprague-Dawley ont été répartis dans deux groupes : un groupe d’exposition factice et un groupe exposé en continu à un champ de 100 µT (50 Hz) pendant 12 semaines. L’exposition a été réalisée dans un appareil développé par les auteurs et bien décrit. Un apprentissage

spatial en piscine de Morris (cf. § 7.2.3.1), ainsi que l’analyse de la morphologie cérébrale (quantification des neurones après coloration hématoxyl-éosine) et la concentration de peptides β-amyloïde dans le cortex cérébral, l’hippocampe et le plasma ont été réalisés grâce à des dosages ELISA. Les résultats de ces expériences ne montrent aucun changement dans tous les paramètres investigués.

Liebl et al. ont recherché le lien entre l’exposition aux champs électromagnétiques basses fréquences et la maladie d’Alzheimer ou la sclérose latérale amyotrophique (SLA) (Liebl et al. 2015). Les chercheurs ont utilisé des modèles murins de maladie d’Alzheimer (souris APP23) et de SLA (souris exprimant 2 formes mutées de la Cu/Zn-superoxyde dismutase (SOD1^G85R, SOD1^G93A)). Les souris mâles et femelles ont été exposées ou non (groupe témoin) à un champ (50 Hz, 1 mT) pendant 16 mois. L’exposition de 16 mois aux champs n’aggrave pas les déficits d’apprentissage et de mémoire spatiale des souris APP23.

Cependant, il est à noter que, dans la piscine de Morris, la capacité d’apprentissage des souris APP23 non exposées (groupe témoin) est très faible, voire nulle. De ce fait, la comparaison des souris exposées avec ce groupe témoin ne peut mettre en évidence une capacité d’apprentissage encore plus réduite. Dans le cortex et l’hippocampe de ces souris modèles, les analyses biochimiques (dosages des peptides amyloïdes Aβ40 et Aβ42 et leur précurseur, l’APP), ainsi que l’analyse de l’activation gliale (un marqueur reconnu de pathologies cérébrales) sont équivalents entre les groupes exposés et non exposés. Dans le modèle SLA, l’apparition de la maladie a été mesurée par la perte de poids et le taux de survie des souris SOD1 à 8 ou 10 mois. De plus, l’activité de la SOD, l’activation gliale et la présence d’agrégats protéiques associés à HSP25 ont été quantifiées. Aucun de ces marqueurs ne diffère entre les groupes avec ou sans exposition aux champs. Les résultats ne montrent donc aucun effet des ondes électromagnétiques sur plusieurs paramètres associés à la maladie d’Alzheimer et à la SLA sur des souris modèles de ces pathologies.

Liu et al., en 2015, ont recherché les effets d’une exposition aux champs basses fréquences (50 Hz ; 400 µT ; 24 h / 24 h ; pendant 60 jours) sur un modèle de rat de la maladie d’Alzheimer (injection intrapéritonéale de D-galactose et injection intra-hippocampique de peptide Aβ25–35) à l’âge de 8 semaines (Liu et al. 2015). Quatre groupes d’exposition ont été constitués (16 animaux par groupe) : groupe contrôle (Cont), groupe exposé (BF), groupe Alzheimer (AD), groupe Alzheimer exposé (AD+BF). Les auteurs ont ensuite recherché les effets sur la mémoire spatiale (piscine de Morris), sur la morphologie cérébrale (coloration de Nissl, coupes histologiques du cerveau, région CA3 de l’hippocampe, mesure de densité optique) et une analyse protéomique dans l’hippocampe. Bien que le protocole de cette étude soit intéressant, de nombreuses limites méthodologiques n’ont pas permis de prendre en compte ses résultats. Les résultats du test en piscine de Morris montrent une variabilité intra-groupe très élevée, notamment au test de rappel. De plus, les rats des 3 groupes AD, BF et AD+BF ne se rappellent pas de la localisation de la plateforme au test de rappel, montrant l’absence d’apprentissage : ce qui est plutôt attendu après un seul essai par jour pendant 3 jours. Par ailleurs, contrairement aux conclusions avancées par les auteurs, les résultats concernant les dommages pathologiques de l’hippocampe ne sont pas soutenus par des statistiques solides.

Tableau 29 : Études en relation avec les maladies neurodégénératives Référence Exposition

Durée d’exposition Espèce Effet étudié Nombre

d’animaux

Résultats

(se référer au texte pour les commentaires) Akdağ et al.,

(2013a) 50 Hz ; 100 et 500 µT ; 2 h / jour, 7 jours par semaine pendant 10 mois

Rats

Sprague-Dawley mâles Peptide β-amyloïde

Carbonylation des protéines Malondialdehyde dans le cerveau

n = 15 par

groupe Inchangé

Augmenté Augmenté Zhang et al.

2013 50 Hz ; 100 µT pendant 12 semaines Administration d’aluminium per os

Rats

Sprague-Dawley Mémoire spatiale (Piscine de Morris) Peptide β-amyloïde

Analyse histopathologique de l’hippocampe CA-1 et du cortex cérébral

n = 10 par

groupe Pas de différence entre le groupe Al seul et Al + exposition BF.

Zhang et al.

2015 50 Hz ; 100 µT

pendant 12 semaines Rats

Sprague-Dawley n = 10 par

groupe Pas de différence entre le groupe exposé et non exposé.

Liebl et al.

2015 50 Hz, 1 mT pendant

16 mois Souris APP23

(modèle de la maladie d’Alzheimer) Souris SOD (modèle de SLA)

Mémoire spatiale (Piscine de Morris) Peptide β-amyloïde et APP

Test d’activation gliale (IBA1 et GFAP)

Expression de SOD1 et activité de la dismutase

Test d’agrégation protéique

n = 6 – 14 par

groupe Pas de différence dans aucun des paramètres entre le groupe exposé et non exposé que ce soit pour le modèle d’Alzheimer que pour le modèle de SLA.

7.2.1.2 Études en relation avec d’autres pathologies cérébrales.

Rauš et al. ont recherché si les champs électromagnétiques basses fréquences (50 Hz, 0,5 mT pendant 7 jours) avaient un effet sur le comportement moteur (Rauš et al., 2012) et sur les lésions de l’hippocampe induites par une ischémie cérébrale chez la gerbille (Rauš et al., 2013). L’ischémie a été réalisée par 10 min d’occlusion bilatérale de la carotide.

Plusieurs groupes d’animaux ont été constitués : un groupe contrôle cage, un groupe sham ischémie (ayant subi une procédure chirurgicale mimant une ischémie), un groupe sham exposé, un groupe naïf (non opéré) exposé seul, un groupe ischémie seule, un groupe exposé ayant subi aussi une ischémie. Le système d’exposition réalisé par les auteurs délivre une exposition moyenne de 0,5 mT avec des variations selon la position dans la cage d’exposition allant de 0,2 à 2 mT. Au cours de l’expérimentation, l’exposition est contrôlée.

L’exposition aux champs en continu a été de 7 jours et les effets sur l’hippocampe (volume, neurones en dégénérescence, astrocytes et microglie dans la région CA1) ont été estimés immédiatement et 7 jours après l'arrêt de l'exposition (Rauš et al., 2013). Les effets sur la locomotion, les stéréotypies, les rotations et l’immobilité ont été mesurés à 1, 2, 4, 7 jours après la reperfusion (effets immédiats des champs) et 14 jours après la reperfusion (effets à distance, 7 jours après la fin des expositions aux champs (Rauš et al., 2012). Dans les 2 études, les différentes mesures des 3 groupes contrôles ont été regroupées car similaires.

L'analyse histologique quantitative en stéréologie de l'hippocampe montre que l’exposition aux ondes seules n'induit aucun changement morphologique, tandis que l'ischémie cérébrale de 10 min a entraîné une mort neuronale, une réponse gliale et astrocytaire dans la région CA1 de l'hippocampe, comme attendu, sans affecter le volume de l’hippocampe. Les gerbilles ischémiques exposées aux ondes présentaient moins de dégénérescence neuronale à 14 jours (effet retard des champs) et une plus grande réponse des astrocytes et des cellules microgliales à 7 jours (effet immédiat des champs) que les gerbilles avec ischémie mais sans exposition (Rauš et al., 2013). L’étude de 2012 montre que l’ischémie induit une hyperactivité motrice (tous les paramètres, i.e., locomotion, stéréotypies, rotation, immobilité) par rapport aux gerbilles contrôles. L’exposition aux champs inhibe le développement de cette hyperactivité sur toute la période étudiée, mais significativement uniquement aux deux premiers jours après la reperfusion. Ces données sont en accord avec des études plus anciennes (Grant et al., 1994, Zhao et al., 2003). Ces 2 études de qualité montrent que l’exposition aux ondes basses fréquences possède une fonction neuroprotectrice par : i) la réduction de l’hyperactivité motrice induite par l’ischémie et, ii) la réduction de la mort neuronale et l’activation de la réponse inflammatoire dans une région cérébrale particulièrement sensible qu’est l’hippocampe. Les auteurs proposent une nouvelle stratégie thérapeutique de prise en charge de l’ischémie par les champs seuls ou combinés à des agents pharmacologiques appropriés.

Alsaeed et al. (2014) ont recherché le lien entre les troubles du spectre de l’autisme et l’exposition aux champs basses fréquences. Ils ont examiné les effets d’une exposition périnatale aux champs sur des paramètres comportementaux liés à l’autisme chez la souris BALB/c. Huit animaux ont été exposés et 9 animaux constituaient le groupe témoin.

L’exposition a été réalisée par un appareillage développé par les auteurs, dont la description est assez complète et dont la production d’ondes a été vérifiée et mesurée. L’exposition a été réalisée avec des champs magnétiques à 50 Hz d’intensité 1 mT, les animaux ont été exposés au cours de la dernière semaine de gestation et durant la semaine qui suit la naissance. De nombreux tests comportementaux ont ensuite été effectués en aveugle lorsque les animaux ont été âgés de 8 à 11 semaines. La sociabilité de l’animal a été

évaluée dans le test de paradigme à trois chambres⁶¹, l’activité locomotrice et l’anxiété dans un champ ouvert⁶² et dans le labyrinthe en croix surélevé⁶³, le comportement exploratoire par le test de la planche à trous⁶⁴, et la coordination motrice et l’équilibre dans un rotarod.

L’olfaction a été aussi évaluée par un test olfactif d'habituation et de déshabituation. De ces expériences, il ressort que les animaux exposés ont une activité sociale diminuée et une baisse de l’activité exploratrice. En revanche, dans les tests d’activité locomotrice, d’anxiété et d’olfaction, les performances restent équivalentes entre les exposés et les non exposés.

Les auteurs concluent que ces résultats, bien qu’intéressants, ne permettent pas de relier l’exposition à des ondes et l’apparition et/ou la progression de l’autisme spécifiquement, car d’autres conditions comme la dépression, la schizophrénie ou les pathologies anxieuses présentent aussi des altérations de l’affiliation sociale ou de motivation par exemple.

Gutiérrez-Mercado a publié en 2013 (Gutiérrez-Mercado et al., 2013) un article visant à étudier les effets des champs basses fréquences sur la perméabilité des capillaires cérébraux au niveau des organes péri-ventriculaires (ex : neurohypophyse, glande pinéale, éminence médiane…) ayant une barrière plus simple que celles des structures du système nerveux central, ainsi que dans 2 régions cérébrales, l’hippocampe et le cortex sensorimoteur. Pour cette étude, trois groupes de 32 rats mâles Wistar (250 g de masse corporelle) ont été utilisés : un groupe témoin (sans traitement) ; un groupe avec exposition factice et un groupe expérimental exposé à 0,66 mT, 2 h / jour, pendant 10 jours.

L’exposition est « classiquement » réalisée à l’aide de bobines de Helmholtz. La perméabilité membranaire aux substances non liposolubles est évaluée par l’utilisation de carbone colloïdal et la structure des capillaires a été étudiée. Dans cette étude, l’exposition aux champs entraine un effet vasodilatateur (augmentation de la surface capillaire) ainsi qu’une augmentation de la perméabilité vasculaire au niveau des organes péri-ventriculaires, cet effet est également observé au niveau de la barrière hématoencéphalique (hippocampe et cortex). Les résultats de cette publication sont convaincants, en revanche, il manque une tentative d’explication, ce travail reste purement descriptif et aucun mécanisme n’est proposé pour expliquer ces changements de comportement des vaisseaux.

61 Le test de paradigme à trois chambres est constitué de trois compartiments contigus et communicants. Dans un des compartiments sans issue est placé un animal dans une cage (souris de stimulation) et dans l’autre une cage vide. La souris d’essai est placée dans le compartiment du milieu. La sociabilité de la souris d’essai est évaluée par le temps consacré près de la souris de stimulation par rapport au temps passé près de la cage vide. Ce test est utile pour quantifier les déficits dans le comportement social chez les animaux transgéniques présentant, entre autres, des traits autistiques.

62 Le test du champ ouvert ou open field est constitué d’un espace ouvert quadrillé au sol avec des parois hautes dans lequel l’animal se déplace librement. Il permet de mesurer l’activité générale (locomotion, redressement, toilettage) ainsi que le niveau d’anxiété (défécations, déplacement le long des parois versus le centre du test).

63 Le labyrinthe de la croix surélevée, ou plus maze, comprend deux branches « fermées » et deux branches « ouvertes » situées en hauteur (environ 80 cm du sol). Il permet de mesurer l’anxiété d’un animal par le nombre de visites des branches « ouvertes » (lumineuses et donc anxiogènes pour le rongeur) et celui de visites des branches fermées (peu éclairées grâce à des parois hautes et rassurantes pour un rongeur).

64 Le test de la planche à trous est une planche surélevée dans laquelle des trous ont été percés pour permettre à la souris de passer la tête et voir ce qui a été placé en dessous. Il permet d’évaluer le comportement exploratoire des souris.

La majorité de ces travaux visait à rechercher un lien entre la maladie d’Alzheimer et l’exposition aux ondes électromagnétiques basses fréquences. Sur cette pathologie, toutes ces études concluent à une absence de lien entre l’exposition et le développement de la maladie. En conclusion, l’effet, parfois évoqué, des ondes sur l’apparition de la maladie d’Alzheimer, ne ressort pas de ces études.

Peu d’études ont été consacrées aux autres pathologies cérébrales. En ce qui concerne la sclérose latérale amyotrophique (SLA), une seule étude s’est penchée sur le sujet au cours de la période 2010-2015 (Liebl et al., 2015). Bien que les auteurs aient utilisé un modèle murin spécifique pour l’étude de cette pathologie (souris SOD1), aucun lien entre l’exposition aux champs électromagnétiques basses fréquences et l’apparition de la SLA n’a été mis en évidence. La situation est identique pour l’autisme, avec une seule étude (Alsaeed et al., 2014) où les animaux sains exposés montraient une activité sociale et exploratoire diminuée, sans pour autant pouvoir permettre de relier l’exposition à l’apparition ou à la progression de paramètres pouvant être mis en lien avec l’autisme. Enfin, une étude (Gutiérrez-Mercado et al., 2013) a montré une augmentation de la perméabilité vasculaire dans le cerveau et les organes péri-ventriculaires des animaux exposés. Ces résultats suggèrent une possible influence de l’exposition aux champs sur la barrière hémato-encéphalique, mais pour des niveaux d’intensité forts (0,66 mT).