Lien entre le tabagisme maternel prénatal et des difficultés neurocomportementales chez les adolescents

Introduction

Environ 10-15% des mères canadiennes et américaines fument pendant leur grossesse.^1,2 Étant donné la prévalence élevée du tabagisme maternel, notre groupe a lancé l’une des plus vastes études à ce jour évaluant les effets sur le cerveau et le comportement des adolescents de l’exposition au tabac au cours de leur développement.³ Dans cette revue, nous discutons d’une partie des résultats de notre étude et d’éléments précliniques probants qui appuient les hypothétiques relations de cause à effet suggérées.

Sujet

Le tabagisme maternel peut avoir des effets significatifs sur les enfants. Les conséquences rapportées du tabagisme au cours de la grossesse ou peu après l’accouchement sont le faible poids du bébé à la naissance, la mort subite du nourrisson et le placenta praevia.^4-6 À la fin de l’enfance et au début de l’adolescence, on observe plus fréquemment un trouble du déficit de l’attention avec ou sans hyperactivité,⁷ une consommation de substances⁸ et une obésité intra-abdominale⁹ ou globale^4-10 chez les sujets exposés au tabagisme maternel. Dans la présente revue, nous expliquerons les résultats appuyant l’hypothèse selon laquelle l’exposition in utero au tabac accroîtrait la consommation de substances psychotropes chez des adolescents âgés de 12 à 18 ans. Nous expliquerons aussi comment des zones cérébrales sélectives et/ou des fondements génétiques pourraient agir en tant que facteurs médiateurs influençant ces associations.

Problèmes

Il est difficile, dans les recherches effectuées sur l’être humain, de déterminer la relation de cause à effet entre le tabagisme maternel et des observations neurocomportementales chez les enfants. Il existe plusieurs facteurs confondants, dont le niveau d’éducation des parents, le revenu de la famille, les événements de vie stressants, l’influence de l’entourage et les prédispositions génétiques. La recherche sur des modèles animaux n’a pas les mêmes restrictions et a donc pu aider à élucider la causalité de ces relations ainsi que les mécanismes qui sous-tendent l’apparition précoce ou tardive des déficits observés chez l’être humain.^11-13 Ces modèles animaux ont en particulier démontré que l’exposition à la nicotine (considérée comme le principal constituant psychoactif de la fumée de cigarette) au cours du développement est le médiateur de plusieurs effets aussi observés chez les humains. Parmi ces effets, on note des modifications des propriétés de renforcement de la nicotine¹⁴ et de la cocaïne,¹⁵ une augmentation de l’hyperactivité locomotrice et des changements dans les systèmes de neurotransmission cholinergique et catécholaminergique.^11,12,16 Ces résultats supportent l’hypothèse selon laquelle l’exposition à la nicotine pendant la grossesse peut nuire au développement du fœtus.^11,12

Contexte de la recherche

En nous basant sur des données précliniques et cliniques, nous avons entrepris d’évaluer les conséquences du tabagisme maternel sur le cerveau et le comportement des adolescents. Cette étude porte sur une population de presque 800 adolescents (âgés de 12 à 18 ans) et nous projetons de recruter au total 1000 participants, dont la moitié ont été exposés au tabagisme maternel prénatal. Les adolescents exposés ont été appariés aux non exposés suivant l’école qu’ils fréquentaient et le niveau d’éducation de leur mère.³

Question clé pour la recherche

Est-ce que l’exposition prénatale au tabagisme maternel influence les associations entre le cerveau et le comportement des adolescents par le biais de facteurs génétiques sous-jacents, particulièrement ceux qui sont associés à la cognition et à la consommation de substances?

Résultats récents de la recherche

Notre étude sur les effets du tabagisme maternel sur le cerveau et le comportement des adolescents a été publiée pour la première fois en 2007.³ Nous avions démontré que l’exposition in utero au tabac influençait l’épaisseur du cortex chez les adolescents,¹⁷ un résultat également obtenu dans les modèles animaux évaluant les conséquences de l’exposition à la nicotine pendant la gestation.¹⁸

La zone du cerveau qui a été la plus fortement influencée dans notre population d’adolescents humains était le cortex orbitofrontal (COF), une structure qui régule les émotions et le traitement des récompenses.⁸ Étant donné l’importance de cette régulation dans le cerveau des adolescents, nous avons testé par des études subséquentes si des modifications dans cette zone du cerveau pouvaient influencer le comportement envers les drogues.⁸ Nos résultats ont révélé que (1) chez les adolescents exposés, l’amincissement du COF était corrélé de façon significative au fait d’avoir consommé (au moins une fois) du tabac, de l’alcool ou d’autres substances illicites au cours de leur vie, alors que (2) chez les adolescents non-exposés, un COF plus épais était associé à une meilleure histoire à vie de ces expériences. Ceci suggère l’existence d’une plasticité corticale induite par l’expérience. Nous avons fait l’hypothèse que le tabagisme prénatal agressait le COF des adolescents exposés, menant ainsi à un amincissement de cette structure et, de ce fait, prédisposant ces adolescents à la consommation de drogues. Ces résultats sont en accord avec les études précliniques qui démontrent que l’exposition à la nicotine pendant la gestation influence l’épaisseur corticale¹⁸ et le comportement envers la consommation de drogues.^14,15

Chez les adolescents non exposés, nous avons fait l’hypothèse que la plasticité induite par l’expérience pourrait altérer la structure du COF par le biais de l’usage de drogues. Nous avons appuyé cette hypothèse en démontrant que le polymorphisme d’un nucléotide simple sur le gène du facteur neurotrophique dérivé du cerveau (FNPC, un régulateur important de la plasticité cérébrale) pouvait modifier l’épaisseur du COF selon l’histoire de consommation de drogue dans la population non exposée.⁸ Par contre, chez les adolescents exposés, les polymorphismes du gène du FNPC n’ont pas eu d’effet sur le COF, ce qui suggère que le gène de ce facteur n’a pas de fonction dans cette population. À l’appui de cette supposition, nous avons démontré que le tabagisme maternel augmentait les modifications épigénétiques du gène du FNPC. Plus précisément, il augmentait la méthylation des répétitions de dimères cytosine-guanine dans l’ADN du sang des adolescents exposés.¹⁹ Ces résultats concordent avec les données d’une étude antérieure qui démontrait que le tabagisme maternel est associé à des augmentations globales de la méthylation de l’ADN chez les sujets exposés.²⁰ Des mécanismes de ce type se sont révélés influer sur l’expression du FNPC²¹ et peuvent donc avoir des conséquences potentiellement critiques sur la structure du cerveau.^22,23 Tous ces résultats donnent à penser que le COF est susceptible d’être modifié par le tabagisme maternel et qu’il est associé à des changements dans les comportements liés à la consommation de drogues; ces effets significatifs sont modifiés selon le génotype du FNPC.

Nous avons commencé à évaluer, dans nos plus récentes études, les effets sous-corticaux du tabagisme maternel. Nous nous sommes intéressés en particulier au striatum, qui reçoit d’abondantes projections dopaminergiques jouant très vraisemblablement un rôle important dans la médiation de la dépendance et des récompenses.²⁴ Il est bien connu que la nicotine peut, en se liant aux récepteurs nicotiniques, provoquer la libération de dopamine dans les zones striées; ce mécanisme est une caractéristique de l’effet de récompense ressenti lors de la consommation de drogue.²⁵ L’exposition prénatale à la nicotine peut réduire les taux de dopamine dans les zones striées¹⁶ et la libération de dopamine induite par la nicotine.²⁶ On a proposé que, chez les êtres humains, la réduction du taux de dopamine dans les zones striées provoquerait une augmentation du volume du striatum.²⁷ Dans les modèles animaux, l’atténuation du système dopaminergique pourrait influencer le comportement lié à la récompense, notamment l’auto-administration accrue de cocaïne à de plus fortes doses¹⁵ et l’auto-administration de nicotine suite à une privation.¹⁴ Ces effets pourraient être dus à une surcompensation²⁶ et médiatisés par un système de récepteurs nicotiniques.^11,12,24 Nous avons testé cette hypothèse en utilisant un polymorphisme de la sous-unité alpha6 du récepteur nicotinique, dont on a récemment montré le rôle essentiel dans la modulation de (i) la libération, induite par la nicotine, de dopamine dans le striatum^28,29 et (ii) les tentatives d’abandonner le tabac chez les fumeurs.³⁰ Nos résultats ont montré que seul un sous-groupe d’adolescents, qui avaient été exposés au tabagisme maternel prénatal et qui avaient une version particulière du gène alpha6, consommaient davantage de drogues et avaient un striatum plus gros.²⁴ Globalement, ces résultats démontrent les conséquences à long terme du tabagisme maternel sur une zone du cerveau liée à la récompense et au comportements envers les drogues, avec une variante du gène du récepteur nicotinique jouant un rôle important dans cette relation.

Les effets susmentionnés sont présents malgré le fait que le tabagisme maternel n’influence pas la façon dont notre population d’adolescents performe lors de tâches cognitives.³¹ Nous avons fait appel à 33 mesures différentes des fonctions cognitives, liées aux fonctions verbales, à la mémoire visuo-spatiale, à la vitesse de traitement, à la résistance à l’interférence et à la dextérité motrice et nous n’avons observé aucune différence entre les adolescents qui avaient été exposés au tabagisme maternel et ceux qui ne l’avaient pas été. Cette découverte suggère que le tabagisme maternel est associé à des modifications neurocomportementales sélectives chez les adolescents, ciblant en particulier le comportement orienté vers la récompense, mais pas à des modifications cognitives globales. Il est également possible que des «déficits» cognitifs discrets soient présents tôt dans la vie³² mais qu’ils s’atténuent sous les effets (bénéfiques) subséquents de l’éducation.

Lacunes de la recherche

1. Quelles sont les sous-unités du récepteur nicotinique essentielles à la médiation des conséquences de l’exposition prénatale au tabac?
2. Quels sont les stades de la grossesse (ou postnataux) pendant lesquels le fœtus est le plus vulnérable aux conséquences du tabagisme maternel?
3. L’exposition à la fumée secondaire ou les thérapies de remplacement de la nicotine produisent-elles des effets similaires?
4. Quelles stratégies peut-on employer pour prévenir l’apparition des conséquences tardives du tabagisme maternel prénatal sur le comportement des enfants?

Conclusions

Nos résultats démontrent que l’exposition prénatale au tabagisme maternel peut avoir des conséquences durables sur le cerveau et le comportement des adolescents. Même si ces résultats ne révèlent pas de différences du point de vue cognitif entre les enfants exposés et non exposés, nous observons des associations significatives en ce qui concerne le comportement orienté vers la récompense. Certains facteurs génétiques semblent jouer un rôle essentiel dans la médiation de ce phénotype comportemental et de ses mécanismes neuronaux sous-jacents. Les zones striées et corticales frontales, en particulier, sont sensibles aux effets du tabagisme maternel. De surcroît, il existe des associations significatives entre le tabagisme maternel et des modifications de la méthylation de gènes importants pour le développement du cerveau, comme le gène du FNPC. Ces résultats doivent être mis en parallèle avec ceux obtenus à partir des modèles animaux, qui démontrent que l’exposition prénatale à la nicotine peut avoir des conséquences sur le développement du cerveau et le comportement de la progéniture, l’expression du FNPC dans le cerveau étant également modifiée de façon importante.³³

Implications pour les parents, les services et les politiques

Les implications de nos résultats sont importantes pour les femmes enceintes qui fument ou qui vivent dans un environnement où elles sont exposées de façon continue à la fumée du tabac. Du côté positif, les enfants de femmes qui ont fumé pendant leur grossesse ne diffèrent pas tous de ceux qui n’ont pas été exposés au tabac; ceci permet de supposer l’existence de mécanismes robustes qui protègent le fœtus de cet environnement intra-utérin néfaste. D’un autre côté, des données provenant d’études précliniques et cliniques donnent à penser que le tabagisme maternel pourrait avoir des conséquences durables sur le cerveau et le comportement de la progéniture. Ces répercussions pourraient cibler les gènes essentiels impliqués dans le développement du cerveau et les structures cérébrales liées au comportement orienté vers la récompense. Il est indispensable de fournir de nouveaux services aux femmes qui fument et qui planifient une grossesse. D’autres recherches sont nécessaires en vue de déterminer les meilleures thérapies pour aider les femmes enceintes qui fument à cesser de fumer. Étant donné les observations précliniques, il faut analyser si les traitements de remplacement de la nicotine sont la meilleure médication disponible pour cesser de fumer. Il faut également élaborer des politiques afin de promouvoir l’absence de tabagisme chez les mères et réduire l’exposition à la fumée secondaire au travail et à la maison.

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