Exposition maternelle à la pollution de l’air au cours de la grossesse : caractérisation de l’exposition, de ses déterminants, et association avec la croissance fœtale dans deux cohortes complémentaires

par Marion Ouidir

Thèse de doctorat en Modèles, méthodes et algorithmes en biologie, santé et environnement

Sous la direction de Rémy Slama et de Johanna Lepeule.

Le président du jury était Isabelle Momas.

Le jury était composé de Anne Ego, Thierry Debillon.

Les rapporteurs étaient Isabelle Momas, Cécile Chevrier.


  • Résumé

    Le concept de DOHaD (Developmental Origins of Health and Disease) postule que les expositions environnementales subies durant la phase de développement (vie fœtale et premières années de la vie) ont des conséquences majeures sur la santé ultérieure. La diminution du poids de naissance est considérée à la fois comme un marqueur de ces agressions subies par le fœtus au cours de la grossesse et comme un indicateur de la santé future de l’enfant. La recherche en épidémiologie sur les effets de la pollution atmosphérique doit faire face au défi de l’évaluation de l’exposition aux polluants atmosphériques.L’objectif général de cette thèse était de caractériser l’effet des polluants atmosphériques sur la croissance fœtale, en améliorant la caractérisation des expositions et le contrôle des biais de confusion potentiels par rapport aux études antérieures.Dans une première partie, nous avons étudié les déterminants socio-économiques de l'exposition à la pollution de l’air ambiant dans l’étude nationale Française ELFE, incluant 18 000 couples mères-enfants. L'exposition maternelle aux particules fines (PM2,5), PM10 et au NO2 a été estimée à l'adresse du domicile à partir de modèles de dispersion avec des résolutions spatiale (1x1 km) et temporelle (données journalières) fines. En France, dans les zones urbaines, les femmes enceintes des quartiers les plus défavorisés étaient les plus exposées à la pollution atmosphérique.La deuxième partie de ce travail a porté sur la caractérisation de l'association entre les niveaux pollution atmosphérique dans l’air extérieur durant la grossesse et le poids de naissance de l’enfant, toujours dans la cohorte ELFE. Une fois les facteurs de confusion pris en compte à l’aide d’un score de propension, nous avons mis en évidence un effet délétère de l’exposition aux particules en suspension dans l’air au cours du troisième trimestre de grossesse sur le poids de naissance.Dans une troisième partie, nous avons comparé différentes approches pour évaluer l'exposition à la pollution atmosphérique chez la femme enceinte, incluant des mesures personnelles, chez 40 femmes de la cohorte SEPAGES-faisabilité. La considération du budget espace-temps ne modifiait que très légèrement les niveaux d’exposition estimés dans l’air extérieur à l’adresse du domicile. En revanche, l’exposition estimée était fortement modifiée par la prise en compte des niveaux de pollution atmosphérique à l’intérieur du domicile, ou quand l’exposition était l’estimée à l’aide de dosimètres personnels.Ceci a justifié, dans une quatrième partie, d’étudier l'association entre l’exposition à la pollution atmosphérique estimée à l'aide de mesures personnelles et le développement du fœtus dans la cohorte grenobloise SEPAGES, incluant 471 triades couples-enfant. L’exposition personnelle aux PM2,5 (n=174, plus nettement au 1er trimestre) et au NO2 (n=327, plus nettement au 3ème trimestre) étaient associées à une diminution du poids de naissance. L’estimation ponctuelle de l’association avec les PM2,5 était bien plus forte que dans la cohorte ELFE.En conclusion, ce travail vient renforcer la littérature sur l’effet délétère de la pollution atmosphérique sur le poids de naissance. Cette thèse, basée sur deux cohortes complémentaires, a également permis d’illustrer le compromis entre biais et variance entre les études s’appuyant sur des modèles d’exposition extérieurs (pouvant être réalisées sur de vastes zones géographiques permettant des effectifs et contrastes d’exposition larges et avec potentiellement des biais de confusion et d’erreur de mesure sur l’exposition importants) et les cohortes s’appuyant sur des dosimètres personnels (généralement conduites sur des zones plus limitées, dans une population plus homogène, avec moins de biais de confusion potentiels et une meilleure estimation de l’exposition).

  • Titre traduit

    Maternal exposure to air pollution during pregnancy : characterization of exposure, its determinants, and association with fetal growth in two complementary cohorts


  • Résumé

    The concept of DOHaD (Developmental Origins of Health and Disease) postulates that environmental exposures during the development phase (fetal life and early life) would have major consequences on future health. The reduction in birth weight is considered both as a marker of these aggressions suffered by the fetus during pregnancy and as an indicator of the future health of the child. Epidemiological studies of air pollution effect are challenging in terms of exposure assessment to air pollutants.The general objective of this thesis is to characterize the effect of air pollutants on fetal growth by improving the characterization of exposures and the control of potential confounding biases compared to previous studies.In a first part, we studied the socio-economic determinants of exposure to ambient air pollution in the French national ELFE study including 18000 mother-child couple. Maternal exposure to fine particulate (PM2.5), PM10 and NO2 was estimated using a dispersion model which combined a fine spatial (1x1km grid) and temporal (daily data) resolution. In France, in urban areas, pregnant women in the most socially deprived neighborhoods were the most exposed to air pollution.The second part of this work focused on the characterization of the association between maternal exposure to atmospheric pollution (estimated in outdoor air) and birth weight of the child in the ELFE cohort. Once the confounding factors were taken into account using the propensity score, we highlighted a deleterious effect of exposure to particulate matters during the third trimester of pregnancy on birth weight.In a third part, we compared different approaches to assess exposure to air pollution in pregnant women, including personal measures, in 40 women from the SEPAGES-feasibility cohort. Incorporation of space-time activity only slightly modified the estimated exposure levels in outdoor air to the home address. Conversely, exposure estimates were strongly affected by the incorporation of indoor levels of air pollution or when exposures were assessed using personal dosimeters.This justified, in a fourth part, the study of the association between the exposure to air pollution estimated by personal dosimeters and the fetal growth in the SEPAGES cohort including 471 couples-child triads from the Grenoble urban areas. Personal exposures to PM2.5 (n=174, more strongly during the 1st trimester) and to NO2 (n=327, more strongly during the 3rd trimester) were associated to decreases in birth weight. Our estimates of the association with PM2.5 were stronger than estimates from the ELFE cohort.In conclusion, this work comes to reinforce the literature on the deleterious effect of air pollution on birth weight. This thesis, based on two complementary cohorts, has also illustrated the concept of the compromise between bias and variance between studies using outdoor exposure models (which could be performed on large geographical areas allowing larges sample size and exposure contrasts and with possibly confounders and high degree of exposure misclassification) and cohorts using personal dosimeters (generally conducted on small sample size, in more homogeneous population, with less confounders and better estimation of exposure to air pollution).


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