Microbiological Environment and Allergic Risk, cohort of 5-year-old children – EMBRASE

Pour déterminer les facteurs biologiques environnementaux présents au domicile, deux mesures à cinq ans d’intervalle sur la même population ont été réalisées (en 2011 et 2016). Des prélèvements ont été effectués dans les chambres des enfants au moyen de capteurs à poussières, munis de lingettes électrostatiques capables de fixer l’ensemble des micro-organismes et des allergènes d’animaux présents dans l’air.
Des mesures sont réalisées à partir de 3200 capteurs déposés dans la chambre des enfants à la naissance, et de 1800 capteurs déposés à leur cinquième anniversaire par une méthode moléculaire qui permet de quantifier précisément les ADN des bactéries, champignons, acariens, et autres allergènes présents (PCR quantitative). Une autre méthode moléculaire qui permet un recensement exhaustif de tous les micro-organismes présents (métagénomique ciblée) est appliquée sur une sélection de capteurs correspondant à 67 enfants asthmatiques et 60 enfants non asthmatiques. Des dosages complémentaires par PCR quantitative seront réalisés après analyse métagénomique (pour adapter les espèces à quantifier). Les résultats seront ensuite confrontés avec les signes respiratoires (toux, sifflement, crise d’asthme) observés à l’âge de 2 mois, 1 an, et 5 ans, recueillis par des questionnaires adressés aux familles dans le cadre de l’étude ELFE.

L’analyse simultanée de toutes ces données environnementales et de santé respiratoire permettra de définir la composition de l’exposome auxquels les enfants sont confrontés, et ainsi, de définir le (ou les) « cocktail » de micro-organismes et/ou allergènes qui caractérisent un logement à risque (ou protecteur) pour l’asthme.

Parmi les 18000 familles recrutées dans l’étude ELFE en 2011, 11000 participent toujours à l’étude en 2019, et des données médicales sur la santé respiratoire à l’âge de 5 ans sont disponibles pour ces 11000 enfants.

Au cours des 18 premiers mois du projet EMBRASE, des analyses environnementales ont été réalisées sur les capteurs déposés dans la chambre des enfants à 5 ans. La présence d’ADN de 16 micro-organismes et autres allergènes (9 champignons, 1 bactérie, 4 acariens, chien, chat) a été mesurée par PCR quantitative. Nous disposons donc au 15 juin 2019 de mesures environnementales à la naissance et à 5 ans pour 1773 enfants (soit près de 60 000 mesures).

Le second point marquant de cette première période de l’étude EMBRASE est l’identification de 67 enfants asthmatiques et 60 non asthmatiques, au sein du groupe des 1773 enfants ayant reçu un capteur à domicile à la naissance et à 5 ans. Les critères de sélection utilisés ont permis d’obtenir deux groupes fortement contrastés. Ce contraste devrait permettre de mieux mettre en évidence les différences environnementales entre les logements des malades et des non malades. L’analyse métagénomique des capteurs dans ces 2 groupes va commencer dès juillet 2019. Cette technique permettra d’établir la liste des espèces présentes dans les 2 groupes, et de les comparer.

L’objectif du projet EMBRASE est de définir les facteurs environnementaux influençant la survenue de l’asthme chez l’enfant: ces facteurs pourront être une combinaison d’exposition biologique (1 champignon + 1 bactérie + 1 acarien par exemple) mais aussi de caractéristiques inhérentes au logement (localisation, humidité, type de logement). Au terme du projet, un indice composite de risques pourra être établi et sera utilisable aussi bien en ce qui concerne l’évaluation sanitaire des logements que pour le diagnostic médical de l’asthme allergique ou des mesures de prévention. En identifiant ces facteurs clés liés à l’asthme, un dispositif portatif pourra être mis en place pour déterminer le risque que présente un logement pour le développement de cette maladie. Ce test de diagnostic intérieur, basé sur des mesures objectives, pourra remplacer les critères subjectifs (odeur, aspect moisi) actuellement utilisés dans le cadre de la loi SRU et sera utile pour déclencher des actions de remédiations

Une communication a été soumise au congrès de l’European Respiratory Society (ERS Conference, 28 sept-2 oct 2019, Madrid), elle décrit l’évolution des symptômes respiratoires de la naissance et l’âge de 5 ans chez les enfants de la cohorte ELFE.

Asthma is major public health issue, which is linked to genetic predisposition but also to environmental exposure. At-risk or protective thresholds are not available for any species, and the impact of exposure to multiple contaminants has been poorly studied up to now. Large collections of observational data, including specific quantification of contaminants and assessment of the exposome during early childhood are essential to help identify the causes of the disease. To that end, the ELFE cohort was initiated (French longitudinal childhood study including 18 329 children, with follow up from birth to adulthood) with multi-disciplinary objectives including assessment of environmental exposure.
A first wave of sampling was performed using Electrostatic Dust collectors (EDC) in the dwellings of 3193 children included in the nested EBRA cohort at the time of their birth (2011). EDC were analyzed by quantitative PCR using a panel of 20 targets (molds, mites, bacteria, dogs, cats, and cockroaches) chosen for their allergic or protective effect for allergic diseases. The EMBRASE study, a coherent continuation of the EBRA study, plans to reiterate the sampling for the same children at age 5 (which is the expected age for initial asthma diagnosis). Using metabarcoding analysis, we will establish a complete list of microorganisms present in the bedrooms of asthmatic children (n=60) at birth and at age 5, versus a control group without asthma (n=60), to identify new microorganisms (including non-cultivable) which could influence asthma development or protection. Five species highlighted by qualitative or quantitative differences between the 2 groups will be selected for specific QPCR assay development, then the children exposure will be measured (25 QPCR targets) at birth and at 5 years. The aim will be 1/ to study links between environmental data collected at birth and at age 5, and health evolution profiles based on respiratory symptoms at 2 months, 1 year and 5 year, 2/ to study the effect of cumulative exposure, and 3/to identify agents or their associations which could influence asthma development (protective or deleterious effect).
EMBRASE is a unique opportunity to provide considerable data to determine indoor contamination thresholds or microbial profiles associated with either protection or allergic risk. Thanks to all the available data at the end of the study, we will be able to select a small number of relevant targets that could help to predict risk or protection for asthma development. An inexpensive marker, based on a system with detection and quantification of a reduced number of species, could be performed routinely to assess indoor contamination, and promote preventive measures to protect children from asthma. This study could also help further research to determine potential candidates for immune-therapy against asthma. Other assets of the project are the precocity of the first sampling (2 months) and the longitudinal nature of the study.