Merci d'avoir visité Nature.com. La version du navigateur que vous utilisez a un support limité pour CSS. Pour une expérience optimale, nous vous recommandons d'utiliser un navigateur mis à jour (ou de désactiver le mode de compatibilité dans Internet Explorer). En attendant, pour assurer un support continu, nous afficherons le site sans styles ni JavaScript.
La demande croissante de téléphonie mobile a conduit à l'émergence continue des technologies sans fil (G), qui peuvent avoir différents impacts sur les systèmes biologiques. Pour tester cela, nous avons exposé des rats à une exposition mono-tête à un champ électromagnétique (CEM) 4G LTE (Long Term Evolution) de 1 800 MHz pendant 2 heures. Nous avons ensuite évalué l'effet de la neuroinflammation aiguë induite par les lipopolysaccharides sur la couverture spatiale de la microglie et l'activité neuronale électrophysiologique dans le cortex auditif primaire (ACx). Le DAS moyen dans l'ACx est de 0,5 W/kg. Les enregistrements multi-unités montrent que le CEM LTE déclenche une réduction de l'intensité de la réponse aux sons purs et aux vocalisations naturelles, tandis qu'une augmentation du seuil acoustique pour les fréquences basses et moyennes. L'immunohistochimie Iba1 n'a montré aucune modification de la zone couverte par les corps et processus microgliaux. Chez des rats sains, la même exposition LTE n'a pas induit de modifications de l'intensité de la réponse et des seuils acoustiques. Nos données démontrent que la neuroinflammation aiguë sensibilise les neurones au CEM LTE, ce qui entraîne une altération du traitement. des stimuli acoustiques dans ACx.
Français L'environnement électromagnétique de l'humanité a radicalement changé au cours des trois dernières décennies en raison de l'expansion continue des communications sans fil. Actuellement, plus des deux tiers de la population sont considérés comme des utilisateurs de téléphones mobiles (PM). La diffusion à grande échelle de cette technologie a suscité des inquiétudes et des débats sur les effets potentiellement dangereux des champs électromagnétiques pulsés (CEM) dans la gamme des radiofréquences (RF), qui sont émis par les PM ou les stations de base et codent les communications. Ce problème de santé publique a inspiré un certain nombre d'études expérimentales consacrées à l'étude des effets de l'absorption des radiofréquences dans les tissus biologiques1. Certaines de ces études ont recherché des changements dans l'activité du réseau neuronal et les processus cognitifs, étant donné la proximité du cerveau avec les sources RF dans le cadre de l'utilisation généralisée des PM. De nombreuses études rapportées abordent les effets des signaux modulés par impulsions utilisés dans le système mondial de communications mobiles de deuxième génération (2G) ou dans les systèmes d'accès multiple par répartition en code à large bande (WCDMA)/systèmes de télécommunications mobiles universels de troisième génération (WCDMA/3G UMTS)2 ,3,4,5. On sait peu de choses sur les effets des signaux de radiofréquence. utilisé dans les services mobiles de quatrième génération (4G), qui s'appuient sur une technologie de protocole Internet entièrement numérique appelée technologie LTE (Long Term Evolution). Lancé en 2011, le service de téléphonie mobile LTE devrait atteindre 6,6 milliards d'abonnés LTE dans le monde en janvier 2022 (GSMA : //gsacom.com). Comparé aux systèmes GSM (2G) et WCDMA (3G) basés sur des schémas de modulation à porteuse unique, le LTE utilise le multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence (OFDM) comme format de signal de base6. Dans le monde entier, les services mobiles LTE utilisent une gamme de bandes de fréquences différentes entre 450 et 3700 MHz, y compris les bandes 900 et 1800 MHz également utilisées dans le GSM.
Français La capacité de l'exposition aux RF à affecter les processus biologiques est largement déterminée par le débit d'absorption spécifique (DAS) exprimé en W/kg, qui mesure l'énergie absorbée dans les tissus biologiques. Les effets d'une exposition aiguë de 30 minutes de la tête à des signaux LTE de 2,573 GHz sur l'activité globale du réseau neuronal ont été récemment explorés chez des volontaires humains en bonne santé. En utilisant l'IRMf au repos, il a été observé que l'exposition LTE peut induire des fluctuations de fréquence lentes spontanées et des altérations de la connectivité intra- ou interrégionale, tandis que les niveaux spatiaux de DAS de pointe moyens sur 10 g de tissu ont été estimés varier entre 0,42 et 1,52 W/kg, selon les sujets 7, 8, 9. L'analyse EEG dans des conditions d'exposition similaires (durée de 30 min, niveau de DAS de pointe estimé à 1,34 W/kg en utilisant un modèle de tête humaine représentatif) a démontré une puissance spectrale réduite et une cohérence hémisphérique dans les bandes alpha et bêta. Cependant, deux autres études basées sur l'analyse EEG ont révélé que 20 ou 30 minutes d'exposition de la tête à la LTE, avec des niveaux de DAS locaux maximum fixés à Des concentrations d'environ 2 W/kg n'ont eu aucun effet détectable11 ou ont entraîné une diminution de la puissance spectrale dans la bande alpha, tandis que la cognition n'a pas changé dans la fonction évaluée avec le test de Stroop12. Des différences significatives ont également été trouvées dans les résultats des études EEG ou cognitives examinant spécifiquement les effets de l'exposition aux champs électromagnétiques GSM ou UMTS. On pense qu'elles résultent de variations dans la conception de la méthode et des paramètres expérimentaux, y compris le type et la modulation du signal, l'intensité et la durée de l'exposition, ou de l'hétérogénéité des sujets humains en ce qui concerne l'âge, l'anatomie ou le sexe.
Jusqu'à présent, peu d'études animales ont été utilisées pour déterminer comment l'exposition à la signalisation LTE affecte la fonction cérébrale. Il a récemment été rapporté que l'exposition systémique de souris en développement du stade embryonnaire tardif au sevrage (30 min/jour, 5 jours/semaine, avec un DAS moyen pour tout le corps de 0,5 ou 1 W/kg) a entraîné une altération des comportements moteurs et de l'appétit à l'âge adulte 14. Une exposition systémique répétée (2 ha par jour pendant 6 semaines) chez des rats adultes s'est avérée induire un stress oxydatif et réduire l'amplitude des potentiels évoqués visuels obtenus à partir du nerf optique, avec un DAS maximal estimé à seulement 10 mW/kg15.
Outre l'analyse à plusieurs échelles, notamment cellulaire et moléculaire, les modèles rongeurs peuvent être utilisés pour étudier les effets de l'exposition aux RF pendant la maladie, comme l'ont montré les travaux antérieurs sur les champs électromagnétiques GSM ou WCDMA/3G UMTS dans le contexte de la neuroinflammation aiguë. Des études ont montré les effets des crises d'épilepsie, des maladies neurodégénératives ou des gliomes 16,17,18,19,20.
Les rongeurs injectés avec des lipopolysaccharides (LPS) sont un modèle préclinique classique de réponses neuroinflammatoires aiguës associées à des maladies infectieuses bénignes causées par des virus ou des bactéries qui affectent la majorité de la population chaque année. Cet état inflammatoire conduit à une maladie réversible et à un syndrome comportemental dépressif caractérisé par de la fièvre, une perte d'appétit et une interaction sociale réduite. Les phagocytes résidents du SNC tels que la microglie sont des cellules effectrices clés de cette réponse neuroinflammatoire. Le traitement des rongeurs avec du LPS déclenche l'activation de la microglie caractérisée par un remodelage de leur forme et de leurs processus cellulaires et des changements profonds dans le profil du transcriptome, y compris la régulation positive des gènes codant pour des cytokines ou des enzymes pro-inflammatoires, qui affectent les réseaux neuronaux Activités 22, 23, 24.
Français En étudiant les effets d'une seule exposition de la tête de 2 heures à un champ électromagnétique GSM-1800 MHz chez des rats traités au LPS, nous avons constaté que la signalisation GSM déclenche des réponses cellulaires dans le cortex cérébral, affectant l'expression des gènes, la phosphorylation des récepteurs du glutamate, les tirs neuronaux évoqués par Meta et la morphologie de la microglie dans le cortex cérébral. Ces effets n'ont pas été détectés chez des rats sains ayant reçu la même exposition au GSM, ce qui suggère que l'état neuroinflammatoire déclenché par le LPS sensibilise les cellules du SNC à la signalisation GSM. En nous concentrant sur le cortex auditif (ACx) des rats traités au LPS, où le SAR local était en moyenne de 1,55 W/kg, nous avons observé que l'exposition au GSM entraînait une augmentation de la longueur ou de la ramification des processus microgliaux et une diminution des réponses neuronales évoquées par des sons purs et. Stimulation naturelle 28.
Dans l'étude actuelle, nous avons cherché à déterminer si l'exposition de la tête uniquement aux signaux LTE-1800 MHz pouvait également modifier la morphologie microgliale et l'activité neuronale dans l'ACx, réduisant ainsi la puissance d'exposition de deux tiers. Nous montrons ici que la signalisation LTE n'a eu aucun effet sur les processus microgliaux mais a néanmoins déclenché une réduction significative de l'activité corticale évoquée par le son dans l'ACx des rats traités au LPS avec une valeur SAR de 0,5 W/kg.
Compte tenu des preuves antérieures selon lesquelles l’exposition au GSM-1800 MHz modifiait la morphologie microgliale dans des conditions pro-inflammatoires, nous avons étudié cet effet après une exposition à la signalisation LTE.
Des rats adultes ont reçu une injection de LPS 24 heures avant une exposition fictive de la tête uniquement ou une exposition à la LTE-1800 MHz. Après exposition, des réponses neuroinflammatoires déclenchées par le LPS ont été établies dans le cortex cérébral, comme le montrent la régulation positive des gènes pro-inflammatoires et les modifications de la morphologie de la microglie corticale (Figure 1). La puissance exposée par la tête LTE a été réglée pour obtenir un niveau SAR moyen de 0,5 W/kg en ACx (Figure 2). Afin de déterminer si la microglie activée par le LPS était sensible aux champs électromagnétiques LTE, nous avons analysé des sections corticales colorées avec un anticorps anti-Iba1 qui marquait sélectivement ces cellules. Comme le montre la Figure 3a, dans les sections ACx fixées 3 à 4 heures après une exposition fictive ou LTE, la microglie semblait remarquablement similaire, présentant une morphologie cellulaire « dense » induite par le traitement pro-inflammatoire au LPS (Figure 1). Conformément à l'absence de réponses morphologiques, l'analyse quantitative des images n'a révélé aucune différence significative de surface totale (non appariée). t-test, p = 0,308) ou surface (p = 0,196) et densité (p = 0,061) de l'immunoréactivité d'Iba1 lors de la comparaison de l'exposition aux corps cellulaires colorés par Iba 1 chez les rats LTE par rapport aux animaux exposés de manière fictive (Fig. 3b-d).
Effets de l'injection ip de LPS sur la morphologie de la microglie corticale.Vue représentative de la microglie dans une section coronale du cortex cérébral (région dorsomédiale) 24 heures après l'injection intrapéritonéale de LPS ou de véhicule (témoin).Les cellules ont été colorées avec un anticorps anti-Iba1 comme décrit précédemment.Le traitement pro-inflammatoire au LPS a entraîné des modifications de la morphologie de la microglie, notamment un épaississement proximal et une augmentation des branches secondaires courtes des processus cellulaires, ce qui a donné un aspect « dense ».Barre d'échelle : 20 µm.
Analyse dosimétrique du débit d'absorption spécifique (DAS) dans le cerveau du rat lors d'une exposition à 1800 MHz LTE.Un modèle hétérogène précédemment décrit de rat fantôme et d'antenne en boucle62 a été utilisé pour évaluer le DAS local dans le cerveau, avec une grille cubique de 0,5 mm3.(a) Vue globale d'un modèle de rat dans un cadre d'exposition avec une antenne en boucle au-dessus de la tête et un coussin thermique métallique (jaune) sous le corps.(b) Distribution des valeurs de DAS dans le cerveau adulte à une résolution spatiale de 0,5 mm3.La zone délimitée par le contour noir dans la section sagittale correspond au cortex auditif primaire où l'activité microgliale et neuronale est analysée.L'échelle de couleur des valeurs de DAS s'applique à toutes les simulations numériques présentées dans la figure.
Microglie injectée de LPS dans le cortex auditif du rat après exposition à la LTE ou à une exposition simulée. (a) Vue empilée représentative de la microglie colorée avec un anticorps anti-Iba1 dans des coupes coronales du cortex auditif du rat perfusé au LPS, 3 à 4 heures après une exposition simulée ou à la LTE (exposition). Barre d'échelle : 20 µm. (bd) Évaluation morphométrique de la microglie 3 à 4 heures après une exposition simulée (points ouverts) ou à la LTE (points noirs exposés). (b, c) Couverture spatiale (b) du marqueur microglial Iba1 et des zones de corps cellulaires positifs à Iba1 (c). Les données représentent la zone de coloration anti-Iba1 normalisée à la moyenne des animaux exposés à la LTE. (d) Nombre de corps cellulaires microgliaux colorés avec un anticorps anti-Iba1. Les différences entre les animaux exposés à la LTE (n = 5) et les animaux exposés à la LTE (n = 6) n'étaient pas significatives (p > 0,05, test t non apparié). Le haut et le bas de la boîte, la partie supérieure et les lignes inférieures représentent respectivement le 25e-75e percentile et le 5e-95e percentile. La valeur moyenne est marquée en rouge dans la case.
Le tableau 1 résume le nombre d'animaux et les enregistrements multi-unités obtenus dans le cortex auditif primaire de quatre groupes de rats (Sham, Exposed, Sham-LPS, Exposed-LPS). Dans les résultats ci-dessous, nous incluons tous les enregistrements qui présentent un champ récepteur spectral temporel significatif (STRF), c'est-à-dire des réponses évoquées par le ton au moins 6 écarts types plus élevés que les taux de tir spontanés (voir tableau 1). En appliquant ce critère, nous avons sélectionné 266 enregistrements pour le groupe Sham, 273 enregistrements pour le groupe Exposed, 299 enregistrements pour le groupe Sham-LPS et 295 enregistrements pour le groupe Exposed-LPS.
Français Dans les paragraphes suivants, nous décrirons d'abord les paramètres extraits du champ récepteur spectral-temporel (c'est-à-dire la réponse aux sons purs) et la réponse aux vocalisations spécifiques xénogéniques. Nous décrirons ensuite la quantification de la zone de réponse en fréquence obtenue pour chaque groupe. Compte tenu de la présence de « données imbriquées »30 dans notre conception expérimentale, toutes les analyses statistiques ont été effectuées en fonction du nombre de positions dans le réseau d'électrodes (dernière ligne du tableau 1), mais tous les effets décrits ci-dessous étaient également basés sur le nombre de positions dans chaque groupe. Nombre total d'enregistrements multi-unités collectés (troisième ligne du tableau 1).
La figure 4a montre la distribution de fréquence optimale (BF, suscitant une réponse maximale à 75 dB SPL) des neurones corticaux obtenus chez les animaux traités au LPS et les animaux exposés. La gamme de fréquences de BF dans les deux groupes a été étendue de 1 kHz à 36 kHz. L'analyse statistique a montré que ces distributions étaient similaires (chi-carré, p = 0,278), suggérant que des comparaisons entre les deux groupes pouvaient être faites sans biais d'échantillonnage.
Effets de l'exposition au LTE sur les paramètres quantifiés des réponses corticales chez les animaux traités au LPS. (a) Distribution du BF dans les neurones corticaux des animaux traités au LPS exposés au LTE (noir) et exposés de manière fictive au LTE (blanc). Il n'y a pas de différence entre les deux distributions. (bf) Effet de l'exposition au LTE sur les paramètres quantifiant le champ récepteur spectral temporel (STRF). La force de la réponse a été significativement réduite (*p < 0,05, test t non apparié) à la fois pour le STRF (force de réponse totale) et pour les fréquences optimales (b, c). Durée de la réponse, bande passante de la réponse et constante de la bande passante (df). La force et la fiabilité temporelle des réponses aux vocalisations ont été réduites (g, h). L'activité spontanée n'a pas été significativement réduite (i). (*p < 0,05, test t non apparié). (j, k) Effets de l'exposition au LTE sur les seuils corticaux. Les seuils moyens étaient significativement plus élevés chez les rats exposés au LTE que chez les rats exposés de manière fictive. Cet effet est plus prononcé dans les basses et moyennes fréquences.
Français Les figures 4b-f montrent la distribution des paramètres dérivés du STRF pour ces animaux (moyennes indiquées par des lignes rouges). Les effets de l'exposition au LTE sur les animaux traités au LPS semblent indiquer une diminution de l'excitabilité neuronale. Tout d'abord, l'intensité de la réponse globale et les réponses étaient significativement plus faibles chez les animaux BF que chez les animaux Sham-LPS (Fig. 4b, c test t non apparié, p = 0,0017 ; et p = 0,0445). De même, les réponses aux sons de communication ont diminué à la fois en termes de force de réponse et de fiabilité inter-essais (Fig. 4g, h ; test t non apparié, p = 0,043). L'activité spontanée a été réduite, mais cet effet n'était pas significatif (Fig. 4i ; p = 0,0745). La durée de la réponse, la bande passante de réglage et la latence de la réponse n'ont pas été affectées par l'exposition au LTE chez les animaux traités au LPS (Fig. 4d-f), ce qui indique que la sélectivité de fréquence et la précision des réponses de déclenchement n'ont pas été affectées par l'exposition au LTE chez les animaux traités au LPS.
Français Nous avons ensuite évalué si les seuils corticaux tonaux purs étaient modifiés par l'exposition LTE. À partir de la zone de réponse en fréquence (FRA) obtenue à partir de chaque enregistrement, nous avons déterminé les seuils auditifs pour chaque fréquence et avons fait la moyenne de ces seuils pour les deux groupes d'animaux. La figure 4j montre les seuils moyens (± sem) de 1,1 à 36 kHz chez les rats traités au LPS. La comparaison des seuils auditifs des groupes Sham et Exposed a montré une augmentation substantielle des seuils chez les animaux exposés par rapport aux animaux Sham (Fig. 4j), un effet qui était plus prononcé dans les basses et moyennes fréquences. Plus précisément, aux basses fréquences (< 2,25 kHz), la proportion de neurones A1 avec un seuil élevé a augmenté, tandis que la proportion de neurones à seuil bas et moyen a diminué (chi-carré = 43,85 ; p < 0,0001 ; Fig. 4k, figure de gauche). Français Le même effet a été observé à moyenne fréquence (2,25 < Freq(kHz) < 11) : une proportion plus élevée d'enregistrements corticaux avec des seuils intermédiaires et une proportion plus faible de neurones avec des seuils bas par rapport au groupe non exposé (Khi-carré = 71,17 ; p < 0,001 ; Figure 4k, panneau du milieu). Il y avait également une différence significative de seuil pour les neurones à haute fréquence (≥ 11 kHz, p = 0,0059) ; la proportion de neurones à seuil bas a diminué et la proportion de neurones à seuil moyen-élevé a augmenté (Khi-carré = 10,853 ; p = 0,04 Figure 4k, panneau de droite).
La figure 5a montre la distribution de fréquence optimale (BF, suscitant une réponse maximale à 75 dB SPL) des neurones corticaux obtenue chez des animaux sains pour les groupes Sham et Exposed. L'analyse statistique a montré que les deux distributions étaient similaires (chi-carré, p = 0,157), suggérant que des comparaisons entre les deux groupes pourraient être faites sans biais d'échantillonnage.
Effets de l'exposition LTE sur les paramètres quantifiés des réponses corticales chez les animaux sains.(a) Distribution BF dans les neurones corticaux d'animaux sains exposés à LTE (bleu foncé) et exposés fictivement à LTE (bleu clair).Il n'y a pas de différence entre les deux distributions.(bf) L'effet de l'exposition LTE sur les paramètres quantifiant le champ récepteur spectral temporel (STRF).Il n'y a pas eu de changement significatif dans l'intensité de la réponse à travers le STRF et les fréquences optimales (b,c).Il y a une légère augmentation de la durée de la réponse (d), mais pas de changement dans la bande passante de la réponse et la bande passante (e, f).Ni la force ni la fiabilité temporelle des réponses aux vocalisations n'ont changé (g, h).Il n'y a pas eu de changement significatif dans l'activité spontanée (i).(*p < 0,05 test t non apparié).(j,k) Effets de l'exposition LTE sur les seuils corticaux.En moyenne, les seuils n'ont pas été significativement modifiés chez les rats exposés à LTE par rapport aux rats exposés fictivement, mais les seuils de fréquence plus élevés étaient légèrement inférieurs chez les animaux exposés.
Français Les figures 5b à f montrent des boîtes à moustaches représentant la distribution et la moyenne (ligne rouge) des paramètres dérivés des deux ensembles de STRF. Chez les animaux sains, l'exposition LTE elle-même a eu peu d'effet sur la valeur moyenne des paramètres STRF. Comparée au groupe Sham (boîtes bleu clair contre bleu foncé pour le groupe exposé), l'exposition LTE n'a modifié ni l'intensité de la réponse totale ni la réponse de BF (Fig. 5b, c ; test t non apparié, p = 0,2176 et p = 0,8696 respectivement). Il n'y a eu aucun effet sur la bande passante spectrale et la latence (p = 0,6764 et p = 0,7129, respectivement), mais il y a eu une augmentation significative de la durée de la réponse (p = 0,047). Il n'y a eu aucun effet sur la force des réponses de vocalisation (Fig. 5g, p = 0,4375), la fiabilité inter-essais de ces réponses (Fig. 5h, p = 0,3412) et l'activité spontanée (Fig. 5).5i; p = 0,3256).
Français La figure 5j montre les seuils moyens (± sem) de 1,1 à 36 kHz chez des rats sains. Elle n'a pas montré de différence significative entre les rats témoins et les rats exposés, à l'exception d'un seuil légèrement inférieur chez les animaux exposés à des fréquences élevées (11-36 kHz) (test t non apparié, p = 0,0083). Cet effet reflète le fait que chez les animaux exposés, dans cette gamme de fréquences (chi-carré = 18,312, p = 0,001 ; Fig. 5k), il y avait légèrement plus de neurones avec des seuils bas et moyens (tandis que les seuils élevés) moins de neurones).
En conclusion, lorsque des animaux sains ont été exposés au LTE, il n'y a eu aucun effet sur la force de réponse aux sons purs et aux sons complexes tels que les vocalisations. De plus, chez les animaux sains, les seuils auditifs corticaux étaient similaires entre les animaux exposés et les animaux témoins, tandis que chez les animaux traités au LPS, l'exposition au LTE a entraîné une augmentation substantielle des seuils corticaux, en particulier dans la gamme des basses et moyennes fréquences.
Français Notre étude a montré que chez les rats mâles adultes souffrant d'une neuroinflammation aiguë, l'exposition au LTE-1800 MHz avec un SARACx local de 0,5 W/kg (voir Méthodes) a entraîné une réduction significative de l'intensité des réponses évoquées par le son dans les enregistrements primaires de communication. Ces changements dans l'activité neuronale se sont produits sans aucun changement apparent dans l'étendue du domaine spatial couvert par les processus microgliaux. Cet effet du LTE sur l'intensité des réponses évoquées corticales n'a pas été observé chez les rats sains. Compte tenu de la similitude de la distribution de fréquence optimale entre les unités d'enregistrement chez les animaux exposés au LTE et ceux exposés de manière fictive, les différences de réactivité neuronale peuvent être attribuées aux effets biologiques des signaux LTE plutôt qu'à un biais d'échantillonnage (Fig. 4a). De plus, l'absence de changements dans la latence de réponse et la bande passante de réglage spectral chez les rats exposés au LTE suggère que, très probablement, ces enregistrements ont été échantillonnés à partir des mêmes couches corticales, qui sont situées dans l'ACx primaire plutôt que dans les régions secondaires.
À notre connaissance, l'effet de la signalisation LTE sur les réponses neuronales n'a pas été rapporté auparavant. Cependant, des études antérieures ont documenté la capacité du GSM-1800 MHz ou de l'onde continue (CW) de 1800 MHz à modifier l'excitabilité neuronale, bien qu'avec des différences significatives selon l'approche expérimentale. Peu de temps après une exposition à 1800 MHz CW à un niveau de DAS de 8,2 W/kg, les enregistrements des ganglions d'escargot ont montré une diminution des seuils de déclenchement des potentiels d'action et de la modulation neuronale. D'autre part, l'activité de pointe et d'éclatement dans les cultures neuronales primaires dérivées du cerveau de rat a été réduite par l'exposition au GSM-1800 MHz ou à 1800 MHz CW pendant 15 minutes à un DAS de 4,6 W/kg. Cette inhibition n'était que partiellement réversible dans les 30 minutes suivant l'exposition. Le silençage complet des neurones a été obtenu à un DAS de 9,2 W/kg. L'analyse dose-réponse a montré que le GSM-1800 MHz était plus efficace que 1800 MHz CW pour supprimer l'activité en rafale, ce qui suggère que les réponses neuronales dépendent de la modulation du signal RF.
Français Dans notre contexte, les réponses évoquées corticales ont été recueillies in vivo 3 à 6 heures après la fin de l'exposition de 2 heures à la tête seule. Dans une étude précédente, nous avons étudié l'effet du GSM-1800 MHz à SARACx de 1,55 W/kg et n'avons trouvé aucun effet significatif sur les réponses corticales évoquées sonores chez des rats sains. Ici, le seul effet significatif évoqué chez des rats sains par l'exposition au LTE-1800 à 0,5 W/kg SARACx était une légère augmentation de la durée de la réponse lors de la présentation de sons purs. Cet effet est difficile à expliquer car il ne s'accompagne pas d'une augmentation de l'intensité de la réponse, ce qui suggère que cette durée de réponse plus longue se produit avec le même nombre total de potentiels d'action déclenchés par les neurones corticaux. Une explication pourrait être que l'exposition au LTE peut réduire l'activité de certains interneurones inhibiteurs, car il a été démontré que dans l'ACx primaire, l'inhibition par rétroaction contrôle la durée des réponses des cellules pyramidales déclenchées par une entrée thalamique excitatrice33,34, 35, 36, 37.
En revanche, chez les rats soumis à une neuroinflammation déclenchée par le LPS, l'exposition au LTE n'a eu aucun effet sur la durée des décharges neuronales évoquées par le son, mais des effets significatifs ont été détectés sur la force des réponses évoquées. En fait, par rapport aux réponses neuronales enregistrées chez les rats exposés au LPS, les neurones des rats traités au LPS exposés au LTE ont montré une réduction de l'intensité de leurs réponses, un effet observé à la fois lors de la présentation de sons purs et de vocalisations naturelles. La réduction de l'intensité de la réponse aux sons purs s'est produite sans rétrécissement de la bande passante de réglage spectral de 75 dB, et comme elle s'est produite à toutes les intensités sonores, elle a entraîné une augmentation des seuils acoustiques des neurones corticaux aux basses et moyennes fréquences.
Français La réduction de la force de la réponse évoquée a indiqué que l'effet de la signalisation LTE à SARACx de 0,5 W/kg chez les animaux traités au LPS était similaire à celui du GSM-1800 MHz appliqué à un SARACx trois fois plus élevé (1,55 W/kg) 28 .Comme pour la signalisation GSM, l'exposition de la tête au LTE-1800 MHz peut réduire l'excitabilité neuronale dans les neurones ACx de rat soumis à une neuroinflammation déclenchée par le LPS.Conformément à cette hypothèse, nous avons également observé une tendance à la diminution de la fiabilité des essais des réponses neuronales à la vocalisation (Fig. 4h) et à une diminution de l'activité spontanée (Fig. 4i).Cependant, il a été difficile de déterminer in vivo si la signalisation LTE réduit l'excitabilité intrinsèque neuronale ou réduit l'entrée synaptique, contrôlant ainsi les réponses neuronales dans l'ACx.
Premièrement, ces réponses plus faibles peuvent être dues à l'excitabilité intrinsèquement réduite des cellules corticales après exposition au LTE 1800 MHz. À l'appui de cette idée, le GSM-1800 MHz et le 1800 MHz-CW ont réduit l'activité en rafale lorsqu'ils ont été appliqués directement à des cultures primaires de neurones corticaux de rat avec des niveaux de DAS de 3,2 W/kg et 4,6 W/kg, respectivement, mais un niveau de DAS seuil était nécessaire pour réduire significativement l'activité en rafale. En plaidant pour une excitabilité intrinsèque réduite, nous avons également observé des taux de tirs spontanés plus faibles chez les animaux exposés que chez les animaux exposés de manière fictive.
Deuxièmement, l'exposition LTE peut également affecter la transmission synaptique à partir des synapses thalamo-corticales ou cortico-corticales. De nombreux enregistrements montrent maintenant que, dans le cortex auditif, l'étendue du réglage spectral n'est pas uniquement déterminée par les projections thalamiques afférentes, mais que les connexions intracorticales confèrent une entrée spectrale supplémentaire aux sites corticaux39,40. Dans nos expériences, le fait que le STRF cortical ait montré des largeurs de bande similaires chez les animaux exposés et exposés de manière fictive suggérait indirectement que les effets de l'exposition LTE n'étaient pas des effets sur la connectivité corticale-corticale. Cela suggère également qu'une connectivité plus élevée dans d'autres régions corticales exposées au SAR que celle mesurée dans l'ACx (Fig. 2) pourrait ne pas être responsable des réponses altérées rapportées ici.
Ici, une plus grande proportion d'enregistrements corticaux exposés au LPS ont montré des seuils élevés par rapport aux animaux exposés au LPS fictif. Étant donné qu'il a été proposé que le seuil acoustique cortical est principalement contrôlé par la force de la synapse thalamo-corticale39,40, on peut soupçonner que la transmission thalamo-corticale est partiellement réduite par l'exposition, soit au niveau présynaptique (libération réduite de glutamate) ou postsynaptique (nombre ou affinité de récepteurs réduit).
Similaires aux effets du GSM-1800 MHz, des réponses neuronales altérées induites par le LTE se sont produites dans le contexte d'une neuroinflammation déclenchée par le LPS, caractérisée par des réponses microgliales. Les preuves actuelles suggèrent que la microglie influence fortement l'activité des réseaux neuronaux dans les cerveaux normaux et pathologiques41,42,43. Leur capacité à moduler la neurotransmission dépend non seulement de la production de composés qu'ils produisent qui peuvent ou non limiter la neurotransmission, mais aussi de la grande motilité de leurs processus cellulaires. Dans le cortex cérébral, l'activité accrue et diminuée des réseaux neuronaux déclenche une expansion rapide du domaine spatial microglial en raison de la croissance des processus microgliaux44,45. En particulier, les protubérances microgliales sont recrutées à proximité des synapses thalamocorticales activées et peuvent inhiber l'activité des synapses excitatrices par des mécanismes impliquant la production locale d'adénosine médiée par la microglie.
Chez les rats traités au LPS soumis au GSM-1800 MHz avec SARACx à 1,55 W/kg, une diminution de l'activité des neurones ACx s'est produite avec la croissance des processus microgliaux marqués par des zones significatives colorées par Iba1 dans l'augmentation ACx28. Cette observation suggère que le remodelage microglial déclenché par l'exposition au GSM peut contribuer activement à la réduction induite par le GSM des réponses neuronales évoquées par le son. Notre étude actuelle s'oppose à cette hypothèse dans le contexte de l'exposition de la tête au LTE avec SARACx limité à 0,5 W/kg, car nous n'avons trouvé aucune augmentation du domaine spatial couvert par les processus microgliaux. Cependant, cela n'exclut aucun effet de la signalisation LTE sur la microglie activée par le LPS, ce qui peut à son tour affecter l'activité neuronale. Des études supplémentaires sont nécessaires pour répondre à cette question et pour déterminer les mécanismes par lesquels la neuroinflammation aiguë modifie les réponses neuronales à la signalisation LTE.
Français À notre connaissance, l'effet des signaux LTE sur le traitement auditif n'a pas été étudié auparavant. Nos études précédentes 26,28 et l'étude actuelle ont montré que dans le cadre d'une inflammation aiguë, l'exposition de la tête seule au GSM-1800 MHz ou au LTE-1800 MHz entraînait des altérations fonctionnelles des réponses neuronales dans l'ACx, comme le montre l'augmentation du seuil auditif. Pour au moins deux raisons principales, la fonction cochléaire ne devrait pas être affectée par notre exposition LTE. Premièrement, comme le montre l'étude de dosimétrie présentée dans la figure 2, les niveaux les plus élevés de DAS (proche de 1 W/kg) sont situés dans le cortex dorsomédial (sous l'antenne), et ils diminuent considérablement à mesure que l'on se déplace plus latéralement et latéralement. La partie ventrale de la tête. On peut l'estimer à environ 0,1 W/kg au niveau du pavillon du rat (sous le conduit auditif). Deuxièmement, lorsque les oreilles de cobayes ont été exposées pendant 2 mois au GSM 900 MHz (5 jours/semaine, 1 heure/jour, le DAS entre 1 et 4 W/kg), il n'y a eu aucun changement détectable dans l'ampleur du produit de distorsion Seuils otoacoustiques pour les réponses d'émission et auditives du tronc cérébral 47.De plus, une exposition répétée de la tête au GSM 900 ou 1800 MHz à un DAS local de 2 W/kg n'a pas affecté la fonction des cellules ciliées externes cochléaires chez des rats en bonne santé48,49.Ces résultats font écho aux données obtenues chez l'homme, où des enquêtes ont montré qu'une exposition de 10 à 30 minutes aux CEM des téléphones portables GSM n'a pas d'effet constant sur le traitement auditif tel qu'évalué au niveau cochléaire50,51,52 ou du tronc cérébral53,54 .
Français Dans notre étude, des changements de décharge neuronale déclenchés par LTE ont été observés in vivo 3 à 6 heures après la fin de l'exposition. Dans une étude précédente sur la partie dorsomédiale du cortex, plusieurs effets induits par le GSM-1800 MHz observés 24 heures après l'exposition n'étaient plus détectables 72 heures après l'exposition. C'est le cas de l'expansion des processus microgliaux, de la régulation négative du gène IL-1ß et de la modification post-traductionnelle des récepteurs AMPA. Considérant que le cortex auditif a une valeur SAR inférieure (0,5 W/kg) à celle de la région dorsomédiale (2,94 W/kg26), les changements d'activité neuronale rapportés ici semblent être transitoires.
Nos données devraient prendre en compte les limites DAS admissibles et les estimations des valeurs DAS réelles atteintes dans le cortex cérébral des utilisateurs de téléphones portables. Les normes actuelles utilisées pour protéger le public fixent la limite DAS à 2 W/kg pour une exposition localisée de la tête ou du torse aux radiofréquences dans la gamme RF de 100 kHz et 6 GHz.
Des simulations de dose ont été réalisées à l'aide de différents modèles de tête humaine afin de déterminer l'absorption de puissance RF dans différents tissus de la tête lors d'une communication générale par la tête ou par téléphone portable. Outre la diversité des modèles de tête humaine, ces simulations mettent en évidence des différences ou des incertitudes significatives dans l'estimation de l'énergie absorbée par le cerveau en fonction de paramètres anatomiques ou histologiques tels que la forme externe ou interne du crâne, son épaisseur ou sa teneur en eau. Les différents tissus de la tête varient considérablement selon l'âge, le sexe ou l'individu 56,57,58. De plus, les caractéristiques des téléphones portables, telles que l'emplacement interne de l'antenne et la position du téléphone portable par rapport à la tête de l'utilisateur, influencent fortement le niveau et la distribution des valeurs de DAS dans le cortex cérébral 59,60. Cependant, compte tenu des distributions de DAS rapportées dans le cortex cérébral humain, qui ont été établies à partir de modèles de téléphones portables émettant des radiofréquences dans la gamme des 1 800 MHz 58, 59, 60, il semble que les niveaux de DAS atteints dans le cortex auditif humain soient encore sous-utilisés. la moitié du cortex cérébral humain.Notre étude (SARACx 0,5 W/kg).Par conséquent, nos données ne remettent pas en cause les limites actuelles des valeurs DAS applicables au public.
En conclusion, notre étude montre qu'une seule exposition de la tête uniquement au LTE-1800 MHz interfère avec les réponses neuronales des neurones corticaux aux stimuli sensoriels.Conformément aux caractérisations précédentes des effets de la signalisation GSM, nos résultats suggèrent que les effets de la signalisation LTE sur l'activité neuronale varient selon l'état de santé.La neuroinflammation aiguë sensibilise les neurones au LTE-1800 MHz, ce qui entraîne une altération du traitement cortical des stimuli auditifs.
Français Les données ont été collectées à 55 jours d'âge à partir du cortex cérébral de 31 rats Wistar mâles adultes obtenus dans le laboratoire Janvier. Les rats ont été hébergés dans une installation à humidité (50-55%) et température (22-24 °C) contrôlées avec un cycle lumière/obscurité de 12 h/12 h (lumières allumées à 7h30) avec un accès libre à la nourriture et à l'eau. Toutes les expériences ont été réalisées conformément aux lignes directrices établies par la directive du Conseil des communautés européennes (directive 2010/63/UE du Conseil), qui sont similaires à celles décrites dans les lignes directrices de la Society for Neuroscience pour l'utilisation des animaux dans la recherche en neurosciences. Ce protocole a été approuvé par le Comité d'éthique de Paris-Sud et Centre (CEEA N°59, Projet 2014-25, Protocole national 03729.02) en utilisant des procédures validées par ce comité 32-2011 et 34-2012.
Les animaux ont été habitués aux chambres de colonie pendant au moins 1 semaine avant le traitement LPS et l'exposition (ou l'exposition fictive) au LTE-EMF.
Vingt-deux rats ont reçu une injection intrapéritonéale (ip) de LPS d'E. coli (250 µg/kg, sérotype 0127:B8, SIGMA) dilué avec une solution saline isotonique stérile sans endotoxine 24 heures avant l'exposition LTE ou fictive (n par groupe). = 11). Chez les rats mâles Wistar âgés de 2 mois, ce traitement au LPS produit une réponse neuroinflammatoire marquée dans le cortex cérébral par plusieurs gènes pro-inflammatoires (facteur de nécrose tumorale alpha, interleukine 1ß, CCL2, NOX2, NOS2) qui ont été régulés à la hausse 24 heures après l'injection de LPS, notamment par une augmentation de 4 et 12 fois des taux de transcrits codant respectivement pour l'enzyme NOX2 et l'interleukine 1ß. À ce stade de 24 heures, la microglie corticale présentait la morphologie cellulaire « dense » typique attendue par l'activation pro-inflammatoire des cellules déclenchée par le LPS (Figure 1), ce qui contraste avec l'activation déclenchée par le LPS par d'autres. L'activation pro-inflammatoire cellulaire correspond à 24, 61.
Français L'exposition de la tête uniquement aux champs électromagnétiques LTE a été réalisée en utilisant le dispositif expérimental précédemment utilisé pour évaluer l'effet des champs électromagnétiques GSM26. L'exposition LTE a été réalisée 24 heures après l'injection de LPS (11 animaux) ou sans traitement au LPS (5 animaux). Les animaux ont été légèrement anesthésiés avec de la kétamine/xylazine (kétamine 80 mg/kg, ip ; xylazine 10 mg/kg, ip) avant l'exposition pour empêcher tout mouvement et pour s'assurer que la tête de l'animal était dans l'antenne cadre émettant le signal LTE. Emplacement reproductible ci-dessous. La moitié des rats de la même cage ont servi de témoins (11 animaux exposés de manière fictive, sur 22 rats prétraités au LPS) : ils ont été placés sous l'antenne cadre et l'énergie du signal LTE a été réglée à zéro. Les poids des animaux exposés et des animaux exposés de manière fictive étaient similaires (p = 0,558, test t non apparié, ns). Tous les animaux anesthésiés ont été placés sur un coussin chauffant sans métal pour maintenir leur température corporelle autour de 37°C tout au long de l'expérience. Comme dans les expériences précédentes, le temps d'exposition a été fixé à 2 heures. Après l'exposition, placez l'animal sur un autre coussin chauffant dans la salle d'opération. La même procédure d'exposition a été appliquée à 10 rats sains (non traités au LPS), dont la moitié ont été exposés de manière fictive à partir de la même cage (p = 0,694).
Français Le système d'exposition était similaire aux systèmes 25, 62 décrits dans les études précédentes, avec le générateur de radiofréquence remplacé pour générer des champs électromagnétiques LTE au lieu de GSM. En bref, un générateur RF (SMBV100A, 3,2 GHz, Rohde & Schwarz, Allemagne) émettant un champ électromagnétique LTE - 1800 MHz a été connecté à un amplificateur de puissance (ZHL-4W-422+, Mini-Circuits, USA), un circulateur (D3 1719-N, Sodhy, France), un coupleur bidirectionnel (CD D 1824-2, − 30 dB, Sodhy, France) et un diviseur de puissance à quatre voies (DC D 0922-4N, Sodhy, France), permettant l'exposition simultanée de quatre animaux. Un wattmètre (N1921A, Agilent, USA) connecté à un coupleur bidirectionnel a permis la mesure et la surveillance continues de la puissance incidente et réfléchie dans l'appareil. Chaque sortie a été connectée à une antenne boucle (Sama-Sistemi srl ; Roma), permettant l'exposition partielle de la tête de l'animal. L'antenne cadre est constituée d'un circuit imprimé avec deux lignes métalliques (constante diélectrique εr = 4,6) gravées sur un substrat époxy isolant. À une extrémité, le dispositif est constitué d'un fil de 1 mm de large formant un anneau placé près de la tête de l'animal. Comme dans les études précédentes26,62, le débit d'absorption spécifique (DAS) a été déterminé numériquement à l'aide d'un modèle numérique de rat et d'une méthode de domaine temporel aux différences finies (FDTD)63,64,65. Ils ont également été déterminés expérimentalement dans un modèle de rat homogène en utilisant des sondes Luxtron pour mesurer l'élévation de température. Dans ce cas, le DAS en W/kg est calculé à l'aide de la formule : DAS = C ΔT/Δt, où C est la capacité thermique en J/(kg K), ΔT, en °K et Δt Variation de température, temps en secondes. Les valeurs de DAS déterminées numériquement ont été comparées aux valeurs de DAS expérimentales obtenues à l'aide d'un modèle homogène, en particulier dans des régions cérébrales de rat équivalentes. Le la différence entre les mesures numériques du DAS et les valeurs du DAS détectées expérimentalement est inférieure à 30 %.
Français La figure 2a montre la distribution du DAS dans le cerveau du rat dans le modèle de rat, qui correspond à la distribution en termes de poids corporel et de taille des rats utilisés dans notre étude. Le DAS moyen du cerveau était de 0,37 ± 0,23 W/kg (moyenne ± ET). Les valeurs du DAS sont les plus élevées dans la zone corticale juste en dessous de l'antenne en boucle. Le DAS local dans ACx (SARACx) était de 0,50 ± 0,08 W/kg (moyenne ± ET) (Fig. 2b). Étant donné que les poids corporels des rats exposés sont homogènes et que les différences d'épaisseur des tissus de la tête sont négligeables, le DAS réel de l'ACx ou d'autres zones corticales devrait être très similaire entre un animal exposé et un autre.
Français À la fin de l'exposition, les animaux ont été supplémentés avec des doses supplémentaires de kétamine (20 mg/kg, ip) et de xylazine (4 mg/kg, ip) jusqu'à ce qu'aucun mouvement réflexe ne soit observé après avoir pincé la patte arrière.Un anesthésique local (Xylocaïne 2 %) a été injecté par voie sous-cutanée dans la peau et le muscle temporal au-dessus du crâne, et les animaux ont été placés sur un système de chauffage sans métal.Après avoir placé l'animal dans le cadre stéréotaxique, une craniotomie a été réalisée sur le cortex temporal gauche.Comme dans notre étude précédente66, à partir de la jonction des os pariétaux et temporaux, l'ouverture mesurait 9 mm de large et 5 mm de haut.La dure-mère au-dessus de l'ACx a été soigneusement retirée sous contrôle binoculaire sans endommager les vaisseaux sanguins.À la fin de la procédure, une base a été construite en ciment acrylique dentaire pour une fixation atraumatique de la tête de l'animal pendant l'enregistrement.Placer le cadre stéréotaxique supportant l'animal dans une chambre d'atténuation acoustique (IAC, modèle AC1).
Les données ont été obtenues à partir d'enregistrements multi-unités dans le cortex auditif primaire de 20 rats, dont 10 animaux prétraités au LPS. Les enregistrements extracellulaires ont été obtenus à partir d'un réseau de 16 électrodes en tungstène (TDT, ø : 33 µm, < 1 MΩ) composé de deux rangées de 8 électrodes espacées de 1 000 µm (350 µm entre les électrodes d'une même rangée). Un fil d'argent (ø : 300 µm) pour la mise à la terre a été inséré entre l'os temporal et la dure-mère controlatérale. L'emplacement estimé de l'ACx primaire est de 4 à 7 mm en arrière du bregma et de 3 mm en avant de la suture supratemporale. Le signal brut a été amplifié 10 000 fois (TDT Medusa) puis traité par un système d'acquisition de données multicanal (RX5, TDT). Les signaux collectés à partir de chaque électrode ont été filtrés (610 à 10 000 Hz) pour extraire l'activité multi-unité (MUA). Les niveaux de déclenchement ont été soigneusement définis pour chaque électrode (par des coauteurs aveugles aux états exposés ou fictifs) pour sélectionner le potentiel d'action le plus élevé à partir du signal. L'inspection en ligne et hors ligne des formes d'onde a montré que le MUA collecté ici était constitué de potentiels d'action générés par 3 à 6 neurones à proximité des électrodes. Au début de chaque expérience, nous avons défini la position du réseau d'électrodes de sorte que deux rangées de huit électrodes puissent échantillonner les neurones, des réponses de basse à haute fréquence lorsqu'elles sont effectuées dans l'orientation rostrale.
Des stimuli acoustiques ont été générés dans Matlab, transmis à un système de diffusion sonore basé sur RP2.1 (TDT) et envoyés à un haut-parleur Fostex (FE87E). Le haut-parleur a été placé à 2 cm de l'oreille droite du rat, distance à laquelle le haut-parleur a produit un spectre de fréquence plat (± 3 dB) entre 140 Hz et 36 kHz. L'étalonnage du haut-parleur a été effectué en utilisant du bruit et des sons purs enregistrés avec un microphone Bruel et Kjaer 4133 couplé à un préamplificateur B&K 2169 et un enregistreur numérique Marantz PMD671. Le champ récepteur spectral temporel (STRF) a été déterminé en utilisant 97 fréquences gamma-tonales, couvrant 8 octaves (0,14–36 kHz), présentées dans un ordre aléatoire à 75 dB SPL à 4,15 Hz. La zone de réponse en fréquence (FRA) est déterminée en utilisant le même ensemble de tonalités et présentée dans un ordre aléatoire à 2 Hz de 75 à 5 dB SPL. Chaque fréquence est présentée huit fois à chaque intensité.
Les réponses aux stimuli naturels ont également été évaluées. Dans des études précédentes, nous avons observé que les vocalisations de rat suscitaient rarement de fortes réponses dans ACx, quelle que soit la fréquence optimale neuronale (BF), alors que les vocalisations spécifiques au xénogreffe (par exemple, les vocalisations d'oiseaux chanteurs ou de cobayes) correspondaient généralement à la totalité de la carte tonale. Par conséquent, nous avons testé les réponses corticales aux vocalisations chez les cobayes (le sifflement utilisé dans 36 était connecté à 1 s de stimuli, présenté 25 fois).
Nous pouvons également personnaliser les composants passifs RF selon vos besoins. Accédez à la page de personnalisation pour fournir les spécifications souhaitées.
https://www.keenlion.com/customization/
Emali :
sales@keenlion.com
tom@keenlion.com
Date de publication : 23 juin 2022
