Effects of prenatal exposure to neurotoxicants on the child’s brain function evaluated by cerebral imaging

Abstract

Résumé : La vulnérabilité du cerveau en développement à son environnement est largement décrite dans la littérature. Certains effets cognitifs et comportementaux observés après une exposition prénatale aux éthers de glycol et aux insecticides organophosphorés suggèrent une possible atteinte des fonctions exécutives. Nous avons notamment suspecté une altération des capacités d’inhibition, une fonction prédictrice des performances scolaires et des comportements à risque à l’âge adulte. Ainsi, améliorer notre compréhension de ces effets semble être un enjeu majeur de santé publique. L’objectif de la thèse était d’évaluer les effets de l’exposition prénatale aux éthers de glycol et aux organophosphorés sur le fonctionnement du cerveau de l’enfant évalué par imagerie cérébrale. Ce travail s’appuie sur les données de la cohorte mère-enfant PELAGIE. Le suivi longitudinal a permis de mesurer l’exposition aux neurotoxiques pendant la grossesse par biomarqueurs. Nous avons utilisé une tâche de Go/No-Go et l’IRM fonctionnelle pour évaluer le contrôle inhibiteur et ses mécanismes neuraux chez des enfants âgés de 10 à 12 ans. Nos résultats suggèrent que le contrôle inhibiteur pourrait être altéré après une exposition prénatale à ces contaminants. Cependant, certains résultats concernant les éthers de glycol sont inattendus au regard de la littérature et peu robustes, ce qui ne nous permet pas de conclure à un effet important sur le cerveau en développement. Enfin, nous avons suggéré que le cortex frontal, impliqué dans le réseau de l’inhibition, peut être une cible de l’effet des organophosphorés.Abstract: The vulnerability of the developing brain to its environment is well known in the literature. Some cognitive and behavioral alterations observed after prenatal exposure to glycol ethers and organophosphate insecticide suggest a possible impairment of executive functions. In particular, we suspected an alteration of the inhibitory control, a predictor of academic performance or tendency to risky behaviors in adulthood. Therefore, better understanding these effects appears as a key issue of public health. We aimed at investigating the effects of prenatal exposure to glycol ethers and organophosphate insecticides on the child’s brain function evaluated by cerebral imaging. This work is based on the data of the mother-child PELAGIE cohort. The longitudinal follow-up allowed to measure with biomarkers the exposure to neurotoxicants during pregnancy. We used a Go/No-Go task and functional MRI to assess the inhibitory control and its neural mechanisms in children aged 10-12 years. Our results suggest that inhibitory control may be altered after prenatal exposure to these contaminants. However, some of our findings about glycol ethers were unexpected regarding existing literature and showed little consistency, preventing us to conclude to a significant effect on the developing brain. Then, we suggested that the frontal cortex, involved in inhibition network, may be a specific target of organophosphates