L`augmentation de la concentration atmosphérique en dioxyde de

Agentsbiologiques
Anses•Bulletindeveillescientifiquen°27•Santé/Environnement/Travail•Septembre2015
e55e
L’augmentationdelaconcentration
atmosphériqueendioxydedecarbone
pourraitmodifierlepouvoirallergisant
dupollen
Période:novembre2014‐mars2015
NicolasVISEZ|nicolas.visez@univ‐lille1.fr
UniversitédeLille–Physico‐chimiedesprocessusdecombustionetdel’atmosphèrePC2A–UMRCNRS8522–Villeneuve‐
d’Ascq–France
AAMotsclés:aérobiologie,allergie,changementclimatique,dioxydedecarbone,pollen,pollinoseAAA 
Larhiniteallergiqueliéeaupollentoucheraitplusde10%delapopulationfrançaise,etlaprévalencedespathologiesallergiques
respiratoiresauraitdoubléenFrancedepuislesannées80[1,2].Parmilesfacteursexpliquantcettehausse,ilestdésormaisétabli
quelespolluantsatmosphériques(ozone,dioxyded’azote,dioxydedesoufre,particules)agissentsurlepollenavecunetendanceà
l’augmentationdesonpouvoirallergisant[3].L’effetdudioxydedecarbonesurlepollenestquantàluimoinsbienconnu[4],alors
quelaconcentrationenCO2pourraitplusquedoublerd’ici2100.Lesdeuxarticlessélectionnéspourcettenotes’intéressentaux
effetssurlepollend’uneexpositionauCO2invivoetinvitro.L’étuded’Albertineetal.(2014)traitedeseffetssurlaquantitéde
grainsdepollenetd’allergènesd’uneexpositioninvivodupollendefléoledesprésauCO2etàl’ozone(O3).L’étudedeSilvaetal.
(2014)documenteleseffetsd’uneexpositioninvitrodupollend’érableNegundosurlagermination,lecontenuprotéinique,les
carbohydrates(fructose,sucroseetglucose)etlespropriétésallergisantesdupollen.
Augmentationdelaquantitédegrainsde
pollenetdel’expositionauxallergènesavec
lesniveauxdedioxydedecarboneattendus
etce,malgréuneaugmentationdesniveaux
d’ozone
AlbertineJM,ManningWJ,DaCostaM,StinsonKA,Muilenberg
ML,RogersCA.ProjectedCarbonDioxidetoIncreaseGrass
PollenandAllergenExposureDespiteHigherOzoneLevels.PLoS
ONE2014;9(11):e111712.
iRésuméi
DesplantsdePhleumPratenseL.ontétécultivésenserre
avecuneexpositionàdesconcentrationsélevéesenCO2et
enO3afindedéterminerleseffetsdecesdeuxgaz,d’une
part,surlaproductiondepollenet,d’autrepart,surla
quantitédel’allergènePhlp51pargraindepollen.Les
plantesontététraitéesàdeuxniveauxdeCO2:à400ppm
pourreproduirelaconcentrationatmosphériquemoyenne
actuelle,età800ppmpoursimulerlaconcentration
attendued’ici2100.Defaçonsimilaire,lesniveauxd’ozone
ontétéfixésà30ppb(niveauactuel)et80ppb(niveau
futur).Lesgrainsdepollenontétérécoltéspendantla
déhiscence2puiscomptésparméthodeoptiqueafin
d’obtenirlaquantitédegrainsproduitsparinflorescence.
L’allergènePhlp5aétédoséparméthodeELISA3.
AvecuneconcentrationélevéeenCO2,lesinflorescencesont
produitplusdepollen(+50 %)sansqueleurtailleaugmente.
L’ozoneestrestéglobalementsanseffetsurlenombrede
grainsdepollenproduits.
Laquantitémoyenned’allergènePhlp5pargrainn’apasété
modifiéeparunefortedosedeCO2.Lesauteursprécisent
quecetteabsencedestimulationdelaproduction
d’allergènesvaàl’encontredesrésultatsd’autresétudessur
l’ambroisie,maispourraitêtreexpliquéeparunapporten
azotemodérédansleursexpériences,laproductionde
l’allergènePhlp5pouvantêtrelimitéeparladisponibilitéde
l’azote.Leniveauélevéd’ozonearéduitlaconcentration
moyennepargrainenPhlp5.
Enconclusion,lesauteursavancentqu’uneélévationdela
concentrationenCO2aurapoureffetd’augmenter
l’expositiondelapopulationgénéraleauxallergènes.Sous
uneatmosphèreplusricheenCO2,lesplantesdevraient
produireplusdegrainsdepollenavecunequantité
moyenned’allergènespargrainconstante.Lesauteurs
précisentqueleseffetsdel’augmentationdela
concentrationenozonesurl’allergieaupollensontplus
complexesàinterpréter:uneaugmentationdesniveaux
d’ozonepourraavoirdeseffetsnégatifsdirectssurl’appareil
respiratoire,toutenengendrantunediminutiondela
productiond’allergènesparlesplantes.Laconclusion
généraleestenfaveurd’unimpactsignificatifde
l’augmentationdesconcentrationsenCO2etenO3surla
santéhumaine.
iCommentairei
Cetteétudeprésentedeuxpointsforts:l’expositioninvivo
etl’expositionsimultanéeàdeuxgaz.Laculturedesplantes
enserreinstrumentéeetl’expositionàdesgazpolluantsin
vivoestlourdeàmettreenplaceexpérimentalement,mais

Agentsbiologiques L’augmentationdelaconcentrationatmosphériqueendioxydedecarbone
pourraitmodifierlepouvoirallergisantdupollen
NicolasVISEZ
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e56e
ellepermetd’étudierleseffetsdespolluantssurl’intégralité
dusystèmeplante‐pollen.
Lesexpositionssimultanéesàdeuxpolluantssontassezpeu
documentéesdansledomainepollen‐pollution.Cetteétude
illustreparfaitementleseffetsantagonistesentrel’ozone,
inhibiteurdelaproductiond’allergènes,etleCO2,
stimulateurdelacroissancevégétaleetdelaproduction
d’allergènes(suiteàl’augmentationdunombredegrainsde
pollenproduits).
Lesauteursmettentenavantlacomplexitédusystème
étudié:lespolluantspeuventagirsurlesplantes,surle
pollen,maiségalementsurlapersonneallergique.Ils
concluentsuruneaugmentationprévisibledel’exposition
entre165et202 %,maisenpostulantunnombredeplantes
identiquesdenosjoursà2100.L’incidenceduchangement
climatiquesurlarépartitiondePhleumPratenseest
égalementàprendreencompte.
Ilauraitétéintéressantdecomparerlesduréesde
croissancejusqu’àladéhiscenceafindecomparerleseffets
destraitementsauxpolluantssurlaplante.Enfin,ces
résultatsontétéobtenusavecunevariétécommercialede
PhleumPratense,ilestlégitimedesequestionnersur
l’extrapolationdesconclusionsdel’articleauxautres
variétésdecetteplante.
EffetsduCO2surlafertilité,lecontenu
protéinique,lespropriétésallergisantesetles
carbohydratesdupollend’Acernegundo
SilvaM,RibeiroH,AbreuI,CruzA,EstevesdaSilvaJCG.Effects
ofCO2onAcernegundoPollenFertility,ProteinContent,
AllergenicProperties,andCarbohydrates.EnvironmentalScience
andPollutionResearch2014;DOI10.1007/s11356‐014‐3896‐2
iRésuméi
Dupollend’érablenegundoaétécollectédirectementà
partirdesanthères4puisexposéinvitroàdesniveauxdeCO2
de500,1000et3000ppmpendantdesduréesde6et24h.
CetteexpositionapourbutdesimulerleseffetsduCO2sur
legraindepollenlorsdutransportatmosphériquedurantla
périodedepollinisation.L’expositionauCO2aentraînéune
diminutiondelaviabilitédupollenetdesontauxde
germination.Unediminutiondelateneurenfructoseaété
observéeavecl’augmentationdelaconcentrationenCO2et
celledeladuréed’exposition.Aucunetendancesignificative
n’apuêtredégagéequantàl’évolutiondesteneursen
glucoseetsucrose.Lecontenutotalenprotéinessolubles
n’aétémodifiéqu’aveclaplusforteconcentration(3000
ppm)etuniquementpoursixheuresd’exposition.Aucun
changementn’atoutefoisétédétectésurleprofil
protéiniqueparSDS‐PAGE5.LaréactivitéIgE6obtenueà
partirdesérumdepatientsallergiquesaaugmentéavecla
dosedeCO2subieparlepollen.
Lesauteursconcluentquel’augmentationdes
concentrationsatmosphériquesenCO2pourraitentraîner
deseffetssurlepollendel’érablenegundoenmodifiantles
capacitésdereproductiondel’espèceetenaggravantles
allergiesrespiratoiresliéesàcepollen.
iCommentairei
Lesauteursutilisentundispositiftrèspertinentpour
l’expositiondupollenauCO2:unechambreexpérimentale
avecunsystèmedemiseensuspensiondupollenparunflux
d’air.LaconcentrationenCO2sembletoutefoisnepasêtre
stableàl’intérieurdudispositif,surtoutpourlesvaleurs
élevéesd’exposition(2502±926ppm).LeCO2étantinjecté
périodiquement,lepollenestsansdoutesoumisàdespics
deconcentrationendioxydedecarbone.
Ilauraitétépertinentdecomparerleseffetsdel’exposition
auCO2àdupollenplacédanslachambredanslesmêmes
conditionsmaissansdioxydedecarbone.Ladifférence
d’expositionentre6hà500ppmet24hà3000ppmestd’un
facteur24;lesdifférencesobservéesentrecestraitements
nesontpourtantpastrèsmarquéespourlestestsIgEetsont
difficilesàexpliquerpourlesprotéinestotales
(augmentationà6hpuisdécroissanceà24hpourlaplus
forteconcentration).
Ilestsurprenantdeconstaterqu’untraitementauCO2
pendant6hàseulement1000ppmpeutengendrerdes
modificationssurlegraindepollenparrapportàun
traitementde6hà500ppm(baissedufructosede12 %,
augmentationdelaréactivitéIgE,diminutiondeprèsde
20 %delagermination).Ceseffetsmontrentuneréelle
sensibilitédupollenàcegaz,mêmes’ilestdifficilede
conclurequantàlafutureévolutiondel’allergieaupollen
avecl’augmentationdelaconcentrationatmosphériqueen
dioxydedecarbonesurlabasedecesseulsrésultats.

L’augmentationdelaconcentrationatmosphériqueendioxydedecarbone
pourraitmodifierlepouvoirallergisantdupollen
NicolasVISEZ
Agentsbiologiques
Anses•Bulletindeveillescientifiquen°27•Santé/Environnement/Travail•Septembre2015
e57e
Lexique
(1)Phlp5:Allergènemajeurdupollendefléoledesprés
(2)Déhiscence:Propriétéd’organesclosdes’ouvrir
naturellementàmaturité
(3)Anthère:Partieterminaledel’étamine,organemâle
delafleur,quiproduitetrenfermelepollen
(4)ELISA:Enzyme‐LinkedImmunosorbentAssay:
techniquebiochimiqueutilisantdesanticorpspour
détecteretquantifierdesantigènes(dontdes
protéines)
(5)(IgE)ImmunoglobulineE:Classed’anticorpsassociée
auxmaladiesatopiques
(6)SDS‐PAGE:SodiumDodecylSulfatePolyAcrylamide
GelElectrophoresis:Techniquedeséparationdes
protéinesselonunemigrationdansunchamp
électrique
Publicationsderéférence
(1)BousquetP‐J,LeynaertB,NeukirchF,etal.Geographical
distributionofatopicrhinitisintheEuropeanCommunity
RespiratoryHealthSurvey.Allergy2008;63:1301‐9.
(2)EmanuelM.Hayfever,apostindustrialrevolution
epidemic:ahistoryofitsgrowthduringthe19thcentury.
Clin&ExpAllergy1988;18(3):295‐304.
Lalittératureconcernantleseffetsdudioxydede
carbonesurlepollenestassezéparse[5–13].Les
travauxpubliéssurl’ambroisie[5–8,13]montrentune
possibleaugmentationdelaquantitéd’allergènespar
graindepollenet/oudelaquantitédepollenavec
uneaugmentationdesteneursatmosphériquesen
CO2.Lesdeuxétudessélectionnéespourcettenote
présententl’intérêtd’étendrecesconclusionsà
d’autresespècesvégétales,alorsqu’ellessonttrès
différentesentreellesentermesexpérimentaux.Alors
qu’Albertineetal.(2014)utilisentdupollende
graminéetraitéauCO2etàO3invivo,Silvaet
al.(2014)onttraitéinvitrodupollend’arbre.Les
analyseseffectuéessontégalementdifférentesentre
lesdeuxétudeset,cependant,lesconclusions
convergent.Undoublementdelaconcentrationen
CO2àl’horizon2100pourraengendrerdes
modificationschimiquesetbiologiquesdugrainde
pollen,uneaugmentationdel’expositionaux
allergènesdepollenet/ouuneexacerbationdes
symptômes.L’allergieaupollendevraitêtreexacerbée
d’unepartparleseffetsduCO2surlaplanteetle
pollen,etd’autrepartparlahaussedeconcentration
del’ozone.
Pouruneanalysecomplètedeseffetsduchangement
climatiquesurl’allergie,denombreuxparamètreset
interactionssontàprendreencompte:effetsdes
polluantssurlaplante,lepollenetlasantéhumaine
(dontleseffetssynergétiquesouantagonistesentre
polluants),modificationdelarépartitiondesespèces
végétalesetimpactdeschangementsclimatiquessur
laphénologiedelaplanteetdelapollinisation.
CONCLUSION GÉNÉRALE
Asdescribedinearlierpublishedworks(mainlyon
ragweed),ariseinCO2concentrationshouldincrease
thequantityofallergensperpollengrainandthe
numberofpollengrainsproduced.Thesetwodifferent
papersextendtheseconclusionstoothervegetal
species.Albertineetal.(2014)treatedtimothygrass
withCO2andO3whereasSilvaetal.(2014)exposed
AcerNegundopollendirectlytoCO2.Despitethese
differentprotocols,conclusionsaresimilar:carbon
dioxidehasmodifiedpollengrainsandincreasedthe
allergenicpotentialofthepollen.
ACO2concentrationrisetothepredictedlevelfor
about2100mayincreasetheallergensexposure
and/orexacerbateallergenicsymptomscomparedto
thepresentsituation.Pollinosismaybeaggravatedby
theCO2effectsonplantandpollenandbyeffectsof
pollutantsonhumanhealth.
Understandingtheeffectsofclimatechangeonallergy
isacomplextaskrequiringtheconsiderationof
severalinteractions:effectsofpollutantsonplants,
pollenandhumanhealth(includingsynergisticor
antagonisteffectsofseveralpollutants),modification
oftheplantregionaldistributionandimpactof
climatechangesonplantphenologyandpollination.
GENERAL CONCLUSION

Agentsbiologiques L’augmentationdelaconcentrationatmosphériqueendioxydedecarbone
pourraitmodifierlepouvoirallergisantdupollen
NicolasVISEZ
Anses•Bulletindeveillescientifiquen°27•Santé/Environnement/Travail•Septembre2015
e58e
(3)HuangSK,ZhangQ,QiuZ,ChungKF.Mechanisticimpact
ofoutdoorairpollutiononasthmaandallergicdiseases.J
ThoracDis2015;7(1):23‐33.
(4)TodeaDA,SuateanI,ComanAC,RoscaLE.Theeffectof
climatechangeandairpollutiononallergenicpotentialof
pollens.NotBotHortiAgrobo2013;41(2):646‐50.
(5)WayneP,FosterS,ConnollyJ,etal.Productionof
allergenicpollenbyragweed(AmbrosiaartemisiifoliaL.)is
increasedinCO2‐enrichedatmospheres.AnnAllergyAsthma
Immunol2002;88:279‐82.
(6)RogersCA,WayneP,MacklinE,etal.Interactionofthe
onsetofspringandelevatedatmosphericCO2onragweed
(AmbrosiaartemisiifoliaL.)pollenproduction.EnvironHealth
Persp2006;114(6):865‐9.
(7)StinsonKA,Bazzaz,FA.CO₂ Enrichmentreduces
reproductivedominanceincompetingstandsofAmbrosia
artemisiifolia(commonragweed).Oecologia2006;147
(1):155‐63.
(8)SingerBD,ZiskaLH,FrenzDA,etal.IncreasingAmba1
contentincommonragweed(Ambrosiaartemisiifolia)pollen
asafunctionofrisingatmosphericCO2concentration.Func
PlantBiol2005;32(7):667‐70.
(9)KotiS,ReddyKR,ReddyVR,etal.Interactiveeffectsof
carbondioxide,temperature,andultraviolet‐Bradiationon
soybean(GlycinemaxL.)flowerandpollenmorphology,
pollenproduction,germination,andtubelengths.JExpBot
2005;56(412):725‐36.
(10)DarbahJNT,KubiskeME,NelsonN,etal.Impactsof
elevatedatmosphericCO2andO3onpaperbirch(Betula
papyrifera):reproductivefitness.SciWorldJ2007;7:240‐6.
(11)DarbahJNT,KubiskeME,NelsonN,etal.Effectsof
decadalexposuretointeractingelevatedCO2and/orO3on
paperbirch(Betulapapyrifera)reproduction.EnvironPollut
2008;155:446‐52.
(12)MoralesS,CastroAJ,Rodriguez‐GarciaMI,etal.
Involvementofclimaticfactorsintheallergenexpressionin
olivepollen.Currentinsightinpollenallergy2012.
(13)ZiskaLH,CaulfieldFA.RisingCO2andpollenproduction
ofcommonragweed(AmbrosiaartemisiifoliaL.),aknown
allergy‐inducingspecies:implicationsforpublichealth.Func
PlantBiol2000;27(10):893‐8.
Autrespublicationsidentifiées
ØrbyPV,PeelRG,SkjøthC,etal.Anassessmentofthe
potentialforco‐exposuretoallergenicpollenandair
pollutioninCopenhagen,Denmark.UrbanClimPublished
OnlineFirst:2015.
Analysedelacoïncidenceentrelespicsdepollen(herbeset
bouleau)etlespicsdepolluants(SO2,O3,NO2etparticules).
Laconcentrationenozoneatendanceàêtreplusimportante
lesjoursdepollinisationcréantdesconditionsfavorables
pouruneco‐expositionaveclesallergènesdepollen.
KelishAE,ZhaoF,HellerW,etal.Ragweed(Ambrosia
artemisiifolia)pollenallergenicity:SuperSAGEtranscriptomic
analysisuponelevatedCO2anddroughtstress.BMCPlant
Biology2014;14:176.
Del’ambroisieestcultivéesousdesconcentrationsenCO2de
380et700ppm.Observationsdemodificationsdupollenet
desonpouvoirallergisant.
LuS,RenJ,HaoX,etal.Characterizationofprotein
expressionofPlatanuspollenfollowingexposuretogaseous
pollutantsandvehicleexhaustparticles.Aerobiologia
2014;30:281‐91.
Expositiondepollendeplataneàdespolluants(NO2,SO2,
NH3etparticules)etobservationsdeseffetssurla
morphologiedupollen,lesprotéines(SDS‐PAGE)etsur
l’allergènePlaa1.Lepouvoirallergisantdupollenest
augmentéparl’expositionauxpolluants.
Conflitsd’intérêts:
Lesauteursdéclarent:
n’avoiraucunconflitd’intérêt
avoirunouplusieursconflitsd’intérêt