Effets de l'exposition séquentielle au dioxyde d'azote et à l'ozone chez des volontaires humains adultes en bonne santé. (ENDZONE)

Malgré l'amélioration de la qualité de l'air au cours des dernières décennies, plus de 100 millions de personnes aux États-Unis vivent encore dans des comtés qui ne respectent pas les normes nationales de qualité de l'air ambiant (NAAQS) pour un ou plusieurs polluants. Au cours de la vie quotidienne, les individus sont exposés à de multiples polluants provenant de diverses sources d'origine à la fois naturelle et anthropique. Il est devenu de plus en plus clair que l'exposition aux polluants atmosphériques est un facteur de risque d'exacerbation et peut-être même de progression des maladies pulmonaires et cardiovasculaires. La majorité des études contrôlées sur l'exposition humaine ont examiné des polluants individuels; cependant, les expositions réelles se produisent dans le contexte d'un mélange complexe de polluants. Différents polluants atteignent des niveaux de pointe à différents moments de la journée, ce qui fait craindre que l'exposition à un polluant puisse sensibiliser un individu de sorte que sa réponse à une exposition ultérieure puisse être améliorée. Ainsi, la séquence d'exposition à ces agents peut affecter leurs effets relatifs sur la santé et faire en sorte que certains scénarios d'exposition soient plus nocifs que d'autres.

Pour définir les expositions multipolluants pertinentes pour les scénarios du monde réel, nous avons consulté des experts de l'Office of Air and Radiation (OAR) de l'EPA, qui nous ont conseillé d'étudier les effets d'une exposition séquentielle au NO2 et à l'O3, deux polluants omniprésents selon les critères NAAQS. Les profils diurnes ambiants de ces deux polluants indiquent que les niveaux de NO2 culminent souvent le soir et le matin, suivis par des pics de concentrations ambiantes d'O3 à la mi-journée. À l'aide de ces informations, nous avons conçu l'étude décrite ici pour déterminer si l'exposition séquentielle au NO2 et à l'O3, ou à l'O3 et au NO2, entraînera des effets pulmonaires et cardiovasculaires plus importants que l'exposition à l'un ou l'autre des polluants seuls. L'ozone est un composant majeur du smog photochimique et l'un des polluants gazeux les plus étudiés. Les études d'exposition humaine contrôlée ont été essentielles pour démontrer qu'il peut provoquer une inflammation des voies respiratoires, notamment une augmentation de l'infiltration de neutrophiles dans les poumons et la production de médiateurs pro-inflammatoires, et finalement une diminution de la fonction pulmonaire. Des études plus récentes ont montré que l'ozone peut également augmenter l'inflammation vasculaire, ainsi que modifier le contrôle du système nerveux autonome de la fréquence cardiaque. Le dioxyde d'azote est un oxydant produit par des processus naturels et anthropiques. La majorité du NO2 d'origine humaine résulte de processus liés à la combustion à grande échelle, tels que les émissions des automobiles et la production d'électricité. Bien que les expositions liées au trafic représentent la majorité des émissions de NO2. Les émissions des appareils de cuisson au gaz naturel et des appareils de chauffage au kérosène avec une ventilation inadéquate peuvent constituer une source importante d'exposition humaine au NO2 à l'intérieur. Des études antérieures ont montré que les concentrations de NO2 peuvent atteindre 600 ppb dans la zone entourant une cuisinière à gaz en fonctionnement, et que les niveaux de pointe peuvent dépasser 2 000 ppb. Des études contrôlées sur l'exposition humaine ont indiqué que l'exposition au NO2 seul (allant de 110 à 2 000 ppb) entraîne peu ou pas de diminution observable de la fonction pulmonaire ; cependant, l'exposition au NO2 a été associée à une augmentation de l'hyperréactivité des voies respiratoires, de la susceptibilité aux infections pulmonaires et à une augmentation de l'inflammation pulmonaire. Plus récemment, l'exposition à 500 ppb de NO2 a été associée à des modifications de l'électrophysiologie cardiaque. Des données épidémiologiques récentes indiquent que l'exposition au NO2 provenant des émissions de véhicules était associée à la mortalité respiratoire et cardiovasculaire. Des études antérieures ont montré que l'exposition séquentielle au NO2 et à l'O3 (à des concentrations similaires à celles proposées dans cette étude) entraîne une diminution plus importante de la fonction pulmonaire et une augmentation de la réactivité non spécifique des voies respiratoires par rapport à l'exposition à l'O3 précédée d'une exposition à l'air pur chez les jeunes femmes. Des études supplémentaires ont démontré qu'une exposition séquentielle à l'ozone, espacée de 24 heures, entraînait une plus grande diminution de la fonction pulmonaire, évaluée en tant que volume expiratoire maximal dans la première seconde d'expiration (FEV1), après la deuxième exposition que celle observée après la première. Il a également été démontré que l'exposition à l'ozone a un effet d'amorçage sur l'exposition ultérieure au dioxyde de soufre (SO2) chez les adolescents asthmatiques et sur les réponses induites par les allergènes chez les asthmatiques perpétuellement allergiques. De plus, des recherches en cours à l'EPA Human Studies Facility ont démontré que l'exposition séquentielle des humains aux gaz d'échappement diesel et à l'ozone peut entraîner une plus grande diminution de la fonction pulmonaire que l'exposition à l'un ou l'autre des polluants seuls. Compte tenu de la nature complexe de l'exposition aux polluants, nous souhaitons déterminer si l'exposition à un polluant peut sensibiliser une personne de sorte qu'une exposition ultérieure à un deuxième polluant entraînerait une réponse plus prononcée que ce à quoi on pourrait s'attendre en se basant sur l'exposition au seul deuxième polluant seul. Ainsi, dans cette étude, nous examinerons deux scénarios d'exposition impliquant des expositions séquentielles au NO2 et à l'O3. La première consiste à déterminer si une exposition initiale au NO2 "préparera" un individu à une exposition ultérieure à l'O3. La seconde consiste à déterminer si une exposition initiale à l'O3, à une concentration qui entraîne de petits changements cardio-pulmonaires qui disparaissent dans les 24 heures, augmentera une exposition ultérieure au NO2. D'une manière générale, l'exposition au NO2 seul n'est pas associée à des modifications importantes des paramètres de la fonction cardiopulmonaire ; cependant, nous croyons qu'il peut modifier et être modifié par l'exposition à l'ozone. Plus précisément, cette étude testera deux hypothèses générales. Premièrement, nous émettons l'hypothèse qu'une pré-exposition à une concentration relativement faible de NO2 "sensibilisera" les individus à une exposition ultérieure à l'O3 et entraînera des modifications plus importantes de la fonction cardiopulmonaire par rapport à l'exposition à l'O3 précédée d'une exposition à l'air pur. Deuxièmement, nous émettons l'hypothèse que la pré-exposition à l'O3, à une concentration qui a été précédemment associée à de petits changements dans la fonction cardio-pulmonaire, incitera les individus à avoir une plus grande réponse au NO2 par rapport à la pré-exposition à l'air pur. Les informations obtenues au cours de cette étude permettront à l'EPA de mieux évaluer les risques associés à l'exposition séquentielle à plusieurs polluants et éventuellement de fournir des conseils sur les activités visant à atténuer les effets.