Le voyage mystérieux de Mercure : révélation de son repaire secret dans les cerveaux mammifères.

Une nouvelle recherche à l'Université Purdue a révélé la présence de mercure dans le cerveau des mangoustes, ce qui suggère une incidence environnementale plus large et des risques potentiels pour la santé humaine. Cette découverte innovante améliore notre compréhension de la neurotoxicité du mercure chez les animaux terrestres. Crédit : SciTechDaily.com

Les scientifiques ont découvert du mercure dans le cerveau des mangoustes, indiquant une menace environnementale plus large et suscitant des inquiétudes quant à l'exposition humaine au mercure.

L'exposition au mercure (Hg) est extrêmement neurotoxique dans la plupart de ses formes chimiques. Même les scientifiques qui étudient les composés du mercure courent un risque en raison de l'exposition potentielle au Hg. Le physicien renommé Michael Faraday a souffert d'une intoxication au Hg en raison d'une exposition prolongée aux vapeurs de Hg, ce qui l'a amené à interrompre ses recherches à l'âge de 49 ans en raison de sa santé qui se détériorait. Un autre exemple est Karen Wetterhahn, chimiste de laboratoire, qui est décédée d'une intoxication au diméthylmercure après que quelques gouttes se soient échappées d'une pipette et aient atterri sur l'une de ses mains gantées de latex.

De nombreuses études se sont concentrées sur l'exposition et les effets du Hg, en particulier chez les créatures marines et maritimes. On sait que les gens devraient limiter la consommation de certains poissons, comme le thon, en raison de la présence de mercure. Cependant, la question se pose : les ions de mercure peuvent-ils atteindre le cerveau des animaux terrestres ? Le Dr Yulia Pushkar, professeur de physique et d'astronomie au College of Science de l'Université Purdue, était initialement sceptique. Elle assure un programme d'imagerie cérébrale depuis 2008 à l'Université Purdue. Son groupe, spécialisé dans la préparation des échantillons, les mesures et l'analyse des données, est sollicité par des chercheurs aux États-Unis et dans le monde entier, y compris ceux du Japon et plus récemment de l'Australie.

Le mercure est un élément chimique avec le symbole Hg et il est toxique. L'exposition au mercure peut endommager le système nerveux, les reins, le foie et le système immunitaire. De nombreuses études ont vérifié les concentrations de mercure dans la mer et dans la vie marine, mais on sait peu de choses sur la possibilité qu'il puisse s'accumuler à l'intérieur du cerveau de la vie terrestre.

Le groupe de recherche de Pushkar a été chargé de vérifier la présence de Hg dans le cerveau des mangoustes collectées sur l'île d'Okinawa. À notre grande surprise, les scans cérébraux ont révélé la présence de mercure dans ces animaux envahissants. Le groupe de recherche a affiné les scans, atteignant une résolution de quelques dizaines de nanomètres pour observer les cellules cérébrales affectées. Leurs conclusions de recherche en collaboration ont récemment été publiées dans la revue Environmental Chemistry Letters.

Le mystère de la manière dont le mercure pénètre dans le cerveau de la mangouste reste non résolu. Les sources possibles comprennent l'eau qu'ils boivent, les œufs d'oiseaux qu'ils consomment, l'exposition aux minéraux, voire l'air qu'ils respirent. Une chose est cependant très claire, c'est un très mauvais signe.

"Le Hg est très toxique à faible concentration, car il peut se lier et affecter la fonction des biomolécules essentielles", explique Pushkar. "L'efficacité de la détoxication dépendra de l'absorption et de la constante de liaison à l'intérieur des accumulations détectées et de la fuite potentielle de celles-ci si les cellules cérébrales meurent. À l'heure actuelle, il n'y a aucun moyen connu de dissoudre en toute sécurité ces agrégats de tissu et il n'y a aucun rapport sur l'inversion de l'intoxication au Hg du système neural. L'approche principale que nous devrions tous adopter est d'éviter toute exposition, en particulier les expositions chroniques, comme dans le cas de Faraday."

"J'étais sceptique quant à la possibilité de détecter du Hg. Habituellement, les éléments neurotoxiques, même s'ils pénètrent dans les cerveaux, sont présents à des concentrations ultra-basses", explique Pushkar. "Nous avons emmené ces spécimens à l'Advanced Photon Source de l'Argonne National Laboratory, où les cerveaux ont été exposés à des rayons X intenses. Contre toute attente, le signal de Hg était présent."

En balayant les échantillons de cerveau, les chercheurs ont commencé à retracer les zones cérébrales qui semblaient contenir une quantité plus élevée de Hg. Après trois ans d'étude et cinq voyages dans deux installations nationales de synchrotrons (Advanced Photon Source à l'Argonne National Laboratory et NSLS-II à Brookhaven National Laboratory), les chercheurs peuvent maintenant affirmer que certaines cellules cérébrales : les cellules du plexus choroïde (formant la barrière hémato-encéphalique) et les astrocytes de la zone sous-ventriculaire contiennent des puncta riches en Hg (~0,5 à 2 microns de taille). L'équipe de chercheurs de Pushkar estime que ces cellules aident à filtrer le Hg du sang et du tissu cérébral et à le stocker à l'aide d'un autre élément, le sélénium (Se). Les molécules biologiques contenant du Se qui se lient au Hg restent à découvrir.

L'équipe de Pushkar pour cette publication est composée de Pavani Devabathini et Gabriel Bury (tous deux étudiants diplômés) et de l'ancien étudiant de premier cycle Darrell Fischer (actuellement à la Harvard Graduate School). Les données ont été collectées par l'ensemble de l'équipe et analysées par Devabathini et Fischer. Une fois les données analysées, toute l'équipe a contribué à la rédaction de la publication.

Cette découverte revêt une importance pour la surveillance environnementale chez les animaux terrestres et offre de nouveaux outils pour tracer le Hg dans les cellules cérébrales, ce qui pourrait avoir un impact sur la santé et la sécurité humaines.

“Human activities result in the emission of 2000 metric tons of mercury compounds annually and we do not fully understand where all this neurotoxic Hg ends up,” says Pushkar. “Most studies so far focused on marine biota (fish and whales) but apparently terrestrial species are also affected. We expect the human brain react to Hg in a similar fashion via interactions with cells of choroid plexus and astrocytes. However, we do not know if the human brain has enough Se-containing biomolecules to bind to Hg.”

Reference: “High-resolution imaging of Hg/Se aggregates in the brain of small Indian mongoose, a wild terrestrial species: insights into intracellular Hg detoxification” by Pavani Devabathini, Darrell L. Fischer, Si Chen, Ajith Pattammattel, Gabriel Bury, Olga Antipova, Xiaojing Huang, Yong S. Chu, Sawako Horai and Yulia Pushkar, 16 November 2023, Environmental Chemistry Letters. DOI: 10.1007/s10311-023-01666-3