La survenue des maladies chroniques comme le cancer ou les troubles métaboliques suscite de nombreuses interrogations scientifiques. Longtemps, les chercheurs ont pensé que la génétique humaine fournirait toutes les réponses à ces fléaux modernes.

Le décryptage complet du génome au début des années deux-mille a pourtant révélé une réalité bien différente : l’ADN seul ne peut pas expliquer la totalité de ces pathologies. C’est face à ce constat qu’émerge une approche scientifique novatrice et globale.

Lors de sa conférence à l’Espace des sciences, le chercheur Arthur David met en lumière le concept révolutionnaire d’exposome pour analyser l’impact de notre environnement chimique et social sur notre santé tout au long de notre existence.

Ce qu’il faut retenir

L’étude exclusive du génome humain montre ses limites pour expliquer l’explosion contemporaine des maladies chroniques. Les facteurs génétiques ne représentent qu’une fraction des causes de ces pathologies.

Le concept d’exposome intègre la totalité des expositions non génétiques subies par un individu depuis sa conception. Cette approche prend en compte l’environnement extérieur global, les polluants spécifiques et les réactions biologiques internes.

La recherche scientifique actuelle utilise des technologies de pointe pour cartographier cette complexité chimique. L’analyse des variations de molécules internes permet de mieux comprendre les mécanismes de toxicité des polluants environnementaux.

Les limites du tout génétique face aux maladies chroniques

Le vingtième siècle a été marqué par l’espoir immense placé dans la génétique quantitative. Les scientifiques imaginaient que la cartographie de nos gènes permettrait de prédire et de guérir la plupart des maladies humaines. Les projets de séquençage massif ont apporté des connaissances fondamentales sur la biologie.

Cependant, les résultats ont déçu une partie des attentes en matière de prédiction pure. Les maladies chroniques majeures s’avèrent être des pathologies multifactorielles. La seule présence d’un gène défectueux ne suffit que très rarement à déclencher une maladie.

L’augmentation rapide de l’incidence de certains cancers ou de l’obésité ne peut pas s’expliquer par une modification du patrimoine génétique humain. L’évolution de l’ADN s’inscrit en effet sur des échelles de temps beaucoup plus longues. C’est l’environnement qui s’est transformé à un rythme effréné. Notre mode de vie et notre environnement chimique ont subi des mutations sans précédent.

La naissance et la définition du concept d’exposome

Pour combler le vide laissé par l’approche purement génétique, le chercheur Christopher Wild imagine un nouveau paradigme. Il formalise le terme d’exposome pour la première fois au milieu des années deux-mille.

Ce concept désigne l’ensemble des expositions environnementales qu’un être humain subit de sa période prénatale jusqu’à sa mort. Il s’agit d’une approche holistique visant à faire le miroir parfait du génome. L’exposome considère que chaque étape de la vie compte. L’exposition in utero peut avoir des répercussions majeures des décennies plus tard.

Trois grandes sphères interconnectées composent ce concept complexe :
l’exposome externe général englobe les facteurs macroscopiques comme le milieu social, le niveau d’éducation ou le climat urbain. L’exposome externe spécifique regroupe quant à lui les agents précis auxquels nous sommes confrontés au quotidien. On y trouve la pollution de l’air, les résidus de pesticides dans l’alimentation ou les contaminants de l’eau. Enfin, l’exposome interne désigne la réponse biologique unique de notre organisme face à ces agressions extérieures.

L’analyse de l’exposome externe spécifique : la traque des polluants

L’évaluation des polluants chimiques présents dans notre quotidien représente un défi titanesque pour les toxicologues. Des dizaines de milliers de substances synthétiques sont produites et utilisées par les industries.

Les méthodes traditionnelles de surveillance sanitaire se focalisent souvent sur une seule substance à la fois. Cette vision linéaire ne correspond pas à la réalité du monde moderne. Les populations humaines ne sont jamais exposées à une seule molécule isolée. Les individus respirent, ingèrent et touchent un cocktail permanent de substances diverses.

Les chercheurs doivent donc changer de méthode pour capturer cette multiplicité. Les analyses de l’eau de boisson ou des aliments révèlent fréquemment la présence simultanée de pesticides et de résidus de médicaments. La science cherche désormais à mesurer l’effet de ces mélanges complexes sur la santé. Les interactions entre plusieurs molécules peuvent parfois démultiplier la toxicité initiale de chaque composé pris isolément.

L’exposome interne ou la signature biologique des agressions

Mesurer ce qui se trouve à l’extérieur de notre corps ne suffit pas à prédire l’apparition d’une maladie. Chaque organisme réagit différemment en fonction de sa propre sensibilité et de son histoire biologique.

L’exposome interne s’intéresse aux modifications moléculaires profondes qui surviennent au cœur des cellules. Lorsqu’un individu est exposé à un stress chimique, son corps produit des signaux d’alerte. Les expressions des gènes peuvent se modifier sans que la séquence d’ADN soit altérée. C’est le domaine de l’épigénétique.

Les techniques analytiques modernes de spectrométrie de masse permettent désormais de dresser un profil complet des métabolites d’un patient. Une simple analyse de sang ou d’urine offre une photographie instantanée de l’état métabolique. Les variations subtiles de ces petites molécules endogènes servent de biomarqueurs. Ces indices précoces révèlent qu’une perturbation biologique est en cours bien avant l’apparition des premiers symptômes cliniques.

Les perspectives en santé publique et les défis de demain

L’intégration de l’exposome transforme radicalement la manière de penser la prévention et les politiques de santé publique. Les institutions ne peuvent plus se contenter d’édicter des normes basées sur des substances uniques.

Le déploiement de vastes études de cohortes épidémiologiques s’avère indispensable pour valider ces modèles. Des milliers de volontaires sont suivis sur de très longues périodes. Les scientifiques croisent leurs données de santé avec des cartographies précises de leur environnement de vie. Ces grands projets permettent d’identifier les combinaisons de facteurs les plus néfastes pour l’humain.

Le défi technologique et mathématique reste cependant considérable pour traiter cette masse de données. Les outils statistiques doivent isoler les vrais signaux de toxicité au milieu d’un bruit de fond permanent. Malgré ces difficultés, cette science offre l’espoir d’une médecine plus personnalisée et d’une protection environnementale plus efficace.