Caractérisation chimique et toxicité des aérosols dans les mégacités – MEGATOX

L’exposition à la pollution particulaire (et plus particulièrement aux fractions submicroniques et nanométriques) est reconnue pour avoir des impacts néfastes sur le système cardio-respiratoire humain. Les mécanismes biologiques sous-jacents et leurs déterminants chimiques restent pour autant relativement peu compris. Ce projet ANR propose une étude pluridisciplinaire dont l'objectif va consister en la caractérisation chimique et toxicologique de la pollution particulaire dans 3 zones urbaines à pollutions très contrastées (en Europe, Asie, et Afrique). Des études de répartition des aérosols par classe de taille et par types de sources seront menées dans ces villes. Ce travail de caractérisation chimique exhaustive des aérosols sera relié à leurs effets à court et long terme sur des cellules respiratoires humaines (épithéliales bronchiques et endothéliales) in vitro. Cette étude de l’impact sanitaire des aérosols de pollution va nécessiter la mise en place d’une stratégie expérimentale innovante couplant à la fois des études chimiques et biologiques menées sur des particules atmosphériques. Elle va comprendre des campagnes expérimentales d’échantillonnage et d’analyses Paris et région Ile de France, Chongqing (Chine), et Ouagadougou (Burkina Faso). Le choix de ces villes réside dans la diversité des sources de pollution et des niveaux de polluants rencontrés, l'objectif étant de caractériser ces sources et d'identifier celles qui ont la toxicité la plus importante. La déconvolution des sources de polluants particulaires sera abordé dans ce projet à travers le développement de nouveaux outils analytiques (développements instrumentaux) permettant de rendre compte de la très grande réactivité des nanoparticules atmosphériques et de leurs rapides transformations (vieillissement photochimique). Cette étude va également nécessiter une caractérisation physico-chimique exhaustive des aérosols par classe de taille et notamment l'analyse d'un large spectre d'espèces chimiques étudiées pour leur toxicité ou utilisées comme traceurs de sources. Des exercices de fermeture chimique du bilan de masse viendront compléter cette caractérisation exhaustive par classe de taille (fractions ultrafine, fine, et grossière). Ce travail sera relié aux effets induits dans des cellules épithéliales bronchiques humaines et des cellules endothéliales tels que le stress oxydant, la réponse pro-inflammatoire, la génotoxicité et l’apoptose, qui sont les réponses graduelles liées à l'exposition aux particules. Des cultures primaires d'épithélium bronchique différencié seront utilisées pour évaluer l'impact d'expositions répétées aux particules sur la différenciation et le devenir des particules. L'originalité de ce projet va ainsi résider dans la caractérisation chimique exhaustive des particules ambiantes et dans l'utilisation d'outils permettant l'identification des sources les plus biologiquement actives. Les campagnes expérimentales envisagées ici seront réalisées conjointement avec des programmes en cours (AFSSET et EU-FP7 sur Paris, collab. franco-chinoise sur Chongqing, CNRS-MOUSSON pour Ouagadougou) et bénéficieront (sans surcoût notable) des études menées sur les aérosols dans ces divers programmes. Le présent consortium regroupe plusieurs partenaires ayant déjà réalisés des études conjointes de caractérisation des aérosols et de leurs impacts sanitaires (programmes PRIMEQUAL-SANTE et AFSSET). Ces études ont permis de rendre compte de l’importance des nanoparticules organiques sur la réponse inflammatoire. Elles ont également pour objectif l’étude des impacts biologiques des pesticides par classe de taille à partir d’échantillons atmosphériques représentatifs (aérosols urbains, péri-urbains et ruraux).