How does lead exposure affect our eyes? FRENCH: Comment l’exposition au plomb affecte-t-elle nos yeux?

By Daisy Shu, Optometry student, University of New South Wales, Australia, January 2010. This version edited by Elizabeth O’Brien, November 2016. Translated into French by Orlando Aguirre-Lopez, The LEAD Group Inc.

Par Daisy Shu, étudiante en optométrie, Université de Nouvelle Galles du Sud, Australie, Janvier 2010. Cette version est éditée par Elizabeth O’Brien, Novembre 2016. Traduit en Français par Orlando Aguirre-López. Le LEAD Group Inc. 

L’exposition au plomb est connue pour perturber une myriade de processus du corps en raison de sa toxicité pour nos organes vitaux, en particulier nos os, le cœur, les reins et le système nerveux (1). Cependant, il-y-a eu peu de recherches sur ses effets sur la vision, un processus fondamentalement cognitif. En raison de l’association directe entre nos yeux et le système nerveux central (SNC), il ne fait aucun doute que la capacité du plomb à entraver le développement du système nerveux va inévitablement affecter notre vision.  Des études ont montré que l’exposition au plomb peut entraîner une sensibilité réduite des photorécepteurs (2), de la tige, une vision floue (3) et des yeux irrités (4), ainsi qu’une sensibilité accrue à la cataracte (5) et à la névrite optique (6). [Photorécepteurs : terminaison nerveuse, cellule ou groupe de cellules spécialisées pour détecter ou recevoir la lumière, www.answer.com. Les tiges ne sont pas sensibles à la couleur, contrairement aux cônes, mais sont beaucoup plus sensibles à la lumière.]  

Déficits visuels.

La vision humaine est provoquée par les photorécepteurs de la rétine, à savoir les tiges et les cônes. Les cônes sont responsables de la vision sous des niveaux lumineux élevés tandis que la vision scotopique, qui est la vision sous un éclairage faible, est médiée par la tige. Fox et Katz (2) ont mené une étude électro physiologique sur des rats, révélant des changements à long terme dans la sensibilité des tiges suite à une exposition faible et modérée au plomb (pic de plomb dans le sang de 19 et 59 59μg/dL, respectivement (2). Des electroretinografiques observations (ERG) ont montré que ces altérations sont présentes au niveau de la tige. Ils ont constaté une augmentation du calcium du segment externe de la tige (SET), une diminution de la teneur en rhodopsine (photo pigmentation trouvée dans les tiges) par œil et une réduction de la sensibilité des tiges dans fonction d’adaptation sombre, ce qui suggère que les tiges sont directement influencées par le plomb. Évidemment, le plomb peut affecter gravement la capacité de nos yeux de fonctionner dans des conditions de faible luminosité, en particulier dans l’adaptation à l’obscurité.

Le développement du SNC et de la rétine se produit pendant la gestation chez l’homme et donc l’exposition au plomb pendant cette période peut avoir un effet préjudiciable (2). Une étude sur les singes rhésus par Bushnell et al (8) a révélé que l’exposition au plomb de 85μg/dL pendant la première année de vie altère la discrimination visuelle sous un éclairage faible par rapport à leur performance sous un lumière vive.  Bien que l’étude ait été menée sur des animaux, les données ont des conséquences pour les enfants exposés à des niveaux élevés de plomb pendant le développement. Il a été suggéré que les niveaux temporaires  de plomb dans le sang  

Dans la proximité de  200μg/dL au début de la vie et une exposition chronique à 85μg/dL peuvent par la suite causer des altérations similaires de la vision scotopique chez l’homme (8).

L’intoxication par le plomb induit une déficience chronique et nocive de la vision nécessaire sous un éclairage faible, une condition connue sous le nom de cécité nocturne (8) et il a été proposé que cela se produise par l’intermédiaire de dommages provenant du cerveau. Les tiges sont très mal représentées dans une région du cerveau responsable de la vision, appelée le cortex visuel, car il y beaucoup moins de tissu neural dédié au traitement de l’information par rapport aux photorécepteurs du cône (8). Puisque le plomb induit des lésions cérébrales par démyélinisation (8),  c’est-à-dire la perte de la gaine de myéline autour des fibres nerveuses, les déficits visuels apparaîtront d’abord dans la vision médiée par la tige.

Susceptibilité à la cataracte

La cataracte est un trouble de la lentille cristalline de l’œil, causant une obstruction en le passage de la lumière à notre rétine. Shaumberg   et  coll.  (5) ont constaté que l’exposition cumulative au plomb peut augmenter le risqué de cataracte liée à l’âge. Ils ont mesuré les niveaux de plomb osseux dans le tibia et la rotule d’une sélection d’hommes âgés de 60 à 93 ans (âge moyen de 69 ans) de Boston (5). Il a été constaté que les hommes ayant les niveaux les plus élevés de plomb dans le tibia (7.78 ± 4.85 μg/dL) présentaient un risque de cataracte supérieur à 2.5 fois plus élevé que les hommes ayant le plomb le plus faible (4.49 ± 2.65 μg/dL) ⁵. Après contrôle de l’âge, la fraction attribuable approximative de la cataracte due à l’exposition au plomb était 42.5% (5).

Le plomb a été trouvé présent dans les lentilles avec la cataracte dans diverses études (9). On pense que l’invasion de plomb dans les lentilles peut altérer son statut redox et causer des changements conformationnels dans la protéine, réduisant ainsi la clarté de l’objectif (9).  Le plomb est connu pour perturber le métabolisme du glutathion dans les lentilles (9) et augmenter la teneur  en glutathion liée aux protéines et la cystéine (5). De plus, le plomb peut entraver l’équilibre biologique du calcium dans notre système.

Le plomb a été trouvé présent dans les lentilles avec la cataracte dans diverses études (9). On pense que l’invasion de plomb dans les lentilles peut altérer son statut redox et causer des changements conformationnels dans la protéine, réduisant ainsi la clarté de l’objectif (9).  Le plomb est connu pour perturber le métabolisme du glutathion dans les lentilles (9) et augmenter la teneur  en glutathion liée aux protéines et la cystéine (5). De plus, le plomb peut entraver l’équilibre biologique du calcium dans notre système, c’est-à-dire l’homéostasie du calcium, qui est vitale pour le maintien de la transparence de la lentille (9).  De toute évidence, de nombreuses études révèlent que le plomb peut être présent à des concentrations plus élevées dans les lentilles de cataracte par rapport aux lentilles transparentes (9-11). [Redox : une réaction chimique réversible dans laquelle une réaction est une oxydation et l’inverse est une réduction. (Le Dictionnaire Gratuit)].

Quelques autres symptômes visuels

Depuis l’Antiquité, l’empoisonnement au plomb a été trouvé pour causer des dommages au système visuel et même la cécité chez l’homme et les animaux (6). Ces effets sont collectivement appelés ‘atrophie optique’ ou  ‘vision floue’, apparaissant seulement dans les cas d’empoisonnement au plomb suffisamment grave pour causer des lésions cérébrales (5). L’importation du plomb dans la vinification, la cuisine et les bijoux dans l’aristocratie de Rome vers 150 av. J.-C. peut avoir contribué à sa ruine et à sa décadence ultime (6). Les autorités classiques sur la médicine à l’époque décrivent des symptômes de détérioration de la vue due à la névrite optique, qui est une inflammation du nerf optique (6). En outre, le plomb a également été trouvé pour entraîner potentiellement l’Amaurose qui la perte de la vue due à la maladie du nerf optique ou du cerveau sans pathologie de l’œil même (6).

Plus récemment, l’exposition au plomb a été impliquée dans la névrite oculaire chez les enfants, ce qui les rend déficients visuels ou aveugles en permanence (12). Gibson a constaté que les cas de névrite optique étaient souvent accompagnés d’une augmentation de la pression intracrânienne qui semblait irriter directement la tête du nerf optique (13).  Par conséquent, il a inventé les conditions comme ‘plomberie oculaire’ croire qu’il soit dû à un gonflement plutôt que l’inflammation (13).  La cécité induite par le plomb, bien que phénomène maintenant rare et souvent transitoire, peut être tout à fait surprenant, en mettant l’accent sur le fardeau de plomb sur notre bien-être.

D’autres symptômes visuels ont été documentés, y compris le strabisme et la double vision observés chez un enfant atteint d’intoxication par le plomb dans un rapport de santé publique sur les enfants du Queensland (14). [‘Strabisme : une condition dans laquelle les yeux ne pontent pas dans la même direction. On peut aussi parler de Tropia o Serrement de paupières.’ www.answer.com ].

Il a été suggéré que l’augmentation de la pression intracrânienne induite par l’exposition au plomb peut également provoquer une paralysie des muscles ’recti’ [rectilignes] externes impliqués dans le mouvement des yeux (12).  Cela peut contribuer au strabisme et, par conséquent, à la double vision, en raison du manque de fixation des deux yeux sur la cible.

Le plomb tétra éthyle est un composé plus couramment rencontré dans des conditions d’occupation où il est utilisé comme un composé anti-knock dans le pétrole, y compris l’essence d’Aviation plombée ou Aviation ou l’essence d’Aviation ou AvGas (3). L’exposition au plomb tétra éthyle peut provoquer des symptômes de rougeur et de douleur dans les yeux, ainsi qu’une vision floue (3).  En outre, il peut irriter les yeux et entraîner une perte potentielle de la vision (4).   

Troubles cognitifs liés à la vision.

Diverses études suggèrent que l’exposition cumulative au plomb est liée à de nombreux troubles chroniques du vieillissement, y compris le déclin cognitif (5). Une étude menée par Shih et coll. a mesuré les niveaux de plomb du tibia à l’aide de la fluorescence des rayons X à coques K (XRF) (15) induite par ¹⁰⁹Cd. Les sujets étaient alors tenus de compléter une série d’épreuves incluant celles liées à la coordination œil-main, à la mémoire visuelle et à la visu construction (15). I a été constaté que des niveaux plus élevés de plomb du tibia étaient significativement corrélés à un fonctionnement cognitif moins favorable de la vision (15).  [Les capacités de visu construction impliquent la coordination des aptitudes motrices fines avec des capacités visu-spatiales, habituellement dans la reproduction de figures géométriques. Ce domaine regarde non seulement l’aptitude de l’individu à copier un chiffre, mais aussi comme il est bien planifiée et organisée la figure. Les individus qui ont des difficultés avec la visu construction et les capacités spatiales ont souvent des difficultés avec les tâches quotidiennes telles que l’arithmétique, la conduite et l’écriture.’  http://www.advancedpsy.com/visuoconstruction_abilities-page-25.html]

 Prévention des lésions induites par le plomb aux yeux.

 La contamination par le plomb est répandue dans notre environnement, principalement en raison du pétrole plombé et de la peinture à base de plomb, ce qui fait que pratiquement tous les adultes ont accumulé un certain degré de plomb dans leur système (5). Dans les milieux industriels, el est particulièrement important d’éviter l’exposition au plomb chez les femmes enceintes, les adolescents et les enfants (3).  D’autres mesures préventives comprennent l’évitement de la génération de brouillards (3) [par ex. des gouttelettes liquides d’un acide dans les travaux d’acide sulfurique d’une fonderie de plomb], le respect de règles d’hygiène strictes et la mise en place de fontaines de lavage oculaire dans la zone de travail immédiate (4). Une protection oculaire, comme des lunettes anti-éclaboussures et résistant aux chocs, ainsi que des écrans faciaux est également nécessaire (4). Il est conseillé de ne pas porter de lentilles de contact lorsque l’on travaille avec de plomb tétra éthyle (4).

La prévention des troubles visuels induits par le plomb demeure un objectif important de santé publique et ne peut être atteinte qu’en réduisant la distribution de plomb dans notre environnement. Grâce à des campagnes de santé publique et à l’application de strictes politiques de contamination par le plomb, la charge de plomb peut être considérablement réduite.

 Le traitement

La cataracte est couramment traitée par chirurgie qui implique l’élimination et le remplacement de la lentille cristalline opaque avec une lentille intraoculaire plastique (IOL). En Australie, les dépenses pour la chirurgie de la cataracte couvrent le poste le plus important du budget de Medicare (5), révélant le lourd fardeau financier auquel le plomb a contribué.  D’autres causes de la cataracte : « Il existe des preuves que l’exposition prolongée au soleil, au tabac et à la forte consommation d’alcool peut être associée à la formation de la cataracte. Certaines recherches suggèrent que les personnes qui ont faible apport alimentaire de fruits et légumes, la vitamine C, la vitamine E et le bêtacarotène sont également à risque plus élevé de la maladie. Les maladies systémiques, telles que le diabète et les maladies vasculaires peuvent augmenter le risque de développement de la cataracte, ainsi que des lésions oculaires, ou l’utilisation de certains médicaments, y compris les corticostéroïdes. »  http://www.health.gov.au/internet/eyehealth/publishing.nsf/Content/commonprob

Le traitement des yeux irrités et rouges comprend l’application de collyres de lubrifiant.

Conclusions

Bien que des progrès aient été réalisés dans la limitation de l’exposition au plomb dans les pays industrialisés, la plupart des individus ont déjà accumulé une lourde charge corporelle de plomb (5). Il est particulièrement nécessaire d’approfondir la recherche sur les effets du plomb sur la vision, en particulier si l’on considère récemment que l’accumulation d’exposition au plomb est un facteur de risque non reconnu de cataracte (5), la principale cause globale de cécité et de déficience visuelle. [En l’espèce, la campagne nationale de sensibilisation à la santé oculaire du Département Australien de la Santé et du Vieillissement, citée ci-dessus, sous ‘autres causes de la cataracte’, ne mentionne pas l’exposition au plomb comme cause de la cataracte.] 

La recherche suggère que la réduction de l’exposition au plomb pourrait aider à diminuer le fardeau mondial de la cataracte. Les études futures sur le potentiel de la diminution du risque de la cataracte peuvent impliquer un traitement rapide de l’empoisonnement au plomb en utilisant la thérapie de chélation. En outre, les déficits sélectifs des tiges résultant de l’exposition au plomb pendant la gestation et dans le développement périnatal (6) devraient contribuer à susciter une plus grande inquiétude quant à la nécessité de limiter l’intoxication fœtale et infantile au plomb.

 References

 Needleman H. Lead poisoning. Annu. Rev. Med. 2004;55:209-222. Available from: http://www.grahamjacobs.com.au/lead/LeadPoisoningHerbertNeedleman.pdf

1. Fox WA, Katz, LM. Developmental lead exposure selectively alters the scotopic ERG component of dark and light adaptation and increases rod calcium content. Vision Res. 1992;32(3):249-255. Available from: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/1574840
2. Tetraethyl lead. IPCS 2004.
3. Hazardous substance fact sheet. New Jersey Department of Health and Senior Services. 1996 rev 2002.
4. Schaumberg DA, Mendes F, Balaram M, Dana MR, Sparrow D, Hu H. Accumulated lead exposure and risk of age-related cataract in men. JAMA. 2004;292(22):2750-2754. Available from: http://www.rima.org/web/medline_pdf/Jama_2750.pdf
5. Gilfillan SC. Rome’s ruin by lead poison. 1^st ed. Long Beach: Wenzel Press; 1990.
6. Tapsoba I, Arbault S, Walter P, Amatore C. Finding out Egyptian Gods’ secret using analytical chemistry: biomedical properties of Egyptian black makeup revealed by amperometry at single cells. Anat. Chem. 2010;82(2):457-460.
7. Bushnell PJ, Bowman RE, Allen JR, Marlar RJ. Scotopic vision deficits in young monkeys exposed to lead. Science. 1977;196:333-335. Available from:  http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/sci;196/4287/333
8. Neal R, Cooper K, Gurer H, Ercal N. Effects of N-acetylcysteine and 2,3-dimercaptosuccinic acid on lead induced oxidative stress in rat lenses. Toxicology. 1998;130:167-174. Available from: http://web.mst.edu/~nercal/documents/publications/30.pdf
9. Neal R, Cooper K, Kellogg G, Gurer H, Ercal N. Effects of some sulfur-containing antioxidants on lead-exposed lenses. Free Radic Biol Med. 1999;26:239-243. Available from: http://web.mst.edu/~nercal/documents/publications/32.pdf
10. Paterson CA, Zeng J, Husseini Z, Borchman D, Delamere NA, Garland D, et al. Calcium ATPase activity and membrane structure in clear and cataractous human lenses. Curr eye res. 1997;16:333-337. Available from: http://informahealthcare.com/doi/abs/10.1076/ceyr.16.4.333.10689
11. Christophers A. Paediatric lead poisoning in Queensland. 1^st ed. Victoria: Monash University; 1999
12. Gibson JL. Ocular plumbism in children. Br. J. Ophthal. 1931;15:637-642. Available from: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC511360/
13. Gibson JL. A plea for painted railings and painted walls of rooms as a source of lead poisoning amongst Queensland children. Public Health Rep. 2005;120:301-304. Available from: http://www.publichealthreports.org/userfiles/120_3/120301.pdf
14. Shih RA, Glass TA, Bandeen-Roche K, Carlson MC, Bolla KI, Todd AC, et al. Environmental lead exposure and cognitive function in community-dwelling older adults. Neurology. 2006;67:1556-1562. Available from: http://www.cgdms.org/cpm/xrf/xrfpdf/ref628.pdf
15. Resnikoff S, Pascolini D, Etya’ale D, Kocur I, Pararajasegaram R, Pokharel GP. Global data on visual impairment in the year 2002. Bull World Health Organ. 2004;82:844-851. Available from: http://www.scielosp.org/scielo.php?pid=S0042-96862004001100009&script=sci_arttext&tlng=en