Introduction Rôle potentiel de la silice Une voie de recherche expliquant les relations entre silice et aluminium Que retenir : état actuel des connaissances en la matière Bibliographie

En un siècle, l'espérance de vie a augmenté de 30 ans dans les pays développés. Ce vieillissement de la population s'est accompagné d'un accroissement des maladies liées à l'âge, au premier plan desquelles figurent les démences qui, en France, touchent entre 300 000 et 600 000 personnes. Les démences de type Alzheimer (DTA), regroupant la forme présénile (avant 65 ans, seule autrefois à porter le nom de maladie d'Alzheimer) et la démence sénile, représentent 75% du total. Elles frappent 5% de la population de plus de 65 ans et 25% de celle de plus de 85 ans, et constituent la cause majeure d'institutionnalisation. En se basant sur l'évolution démographique actuelle, on peut estimer à 100 000 le nombre de nouveaux cas par an ! Par leurs conséquences médicales, sociales et financières, elles sont devenues un problème majeur de santé public dans tous les pays industrialisés.

L'étiopathogénie des DTA reste encore très mal connue. Les hypothèses actuelles privilégient une étiologie multifactorielle avec une prédisposition génétique et intervention de facteurs environnementaux ainsi, le rôle des facteurs oxydatifs, de l'aluminium et également de la silice est actuellement débattu.

Les démences de type Alzheimer sont un problème majeur de santé publique dont la fréquence ne cesse d'augmenter du fait du vieillissement de la population. Des facteurs environnementaux sont probablement impliqués dans la genèse (et/ou la prévention) de cette pathologie, chaque facteur vraisemblablement non indépendant ayant un rôle plus ou moins important. Aucune piste n'est à négliger, de nombreux travaux sont encore nécessaires pour étudier et comprendre la part occupée par chacun de ces co-facteurs.

- Edwardson et al. (5), vont dans le sens des travaux de Birchall et Chappell en évaluant à 15% la diminution de l'absorption de l'Al contenu dans une boisson enrichie en silice par rapport à une même boisson sans silice chez des volontaires sains. Des résultats comparables sont obtenus chez le rat (6). En 1995, Taylor et al. (7) mettent en évidence une relation inverse entre la teneur en silice de l'eau et celle de l'Al. Cette absence de relation entre l'exposition à l'Al et l'apparition de la MA peut s'expliquer par un probable effet protecteur de la silice (8).

- L'ensemble de ces résultats est confirmé par l'étude épidémiologique ALMA (9 et 10), qui avait pour but d'étudier la relation entre la composition de l'eau de boisson et la survenue d'une démence sénile ou le déclin des fonctions cognitives chez les sujets de la cohorte PAQUID. Une teneur en Al dans l'eau de boisson supérieure à 0,1mg/l serait associée à un risque de démence, et en particulier d'Alzheimer multiplié par 2. Cette teneur représenterait un seuil de toxicité pour l'Al. Inversement, les personnes exposées à des taux de silice supérieurs à 11,25 mg/l avaient un risque relatif de 0,75 de développer une démence par rapport aux personnes exposées à de faibles concentrations de silice. (Remarque : afin de confirmer ces résultats, une étude similaire avec un effectif plus important a été entreprise par les mêmes auteurs).

- Des travaux récents, non encore publiés, réalisés en région toulousaine, étudiant le lien entre la quantité de silice apportée dans l'eau de boisson et le statut cognitif, ont mis en évidence une association entre une consommation élevée de silice et de meilleures performances cognitives, évaluées par le test de Pfeiffer. Des études complémentaires évaluant à la fois la consommation alimentaire de ces substances et la consommation par l'eau de boisson étant nécessaires pour confirmer ces résultats.

Ce rôle potentiel de la silice, son interaction avec certains éléments (l'Al, en particulier) ouvre pour certains auteurs une voie de recherche pour éclaircir
" l'hypothèse aluminium ".
L'aluminium (Al) est neurotoxique chez l'animal et chez l'homme, son implication dans la pathogénie de la maladie d'Alzheimer (MA) et dans d'autres pathologies neurodégénératives est encore très controversée, les études épidémiologiques n'ayant pas résolu cette controverse. Son mécanisme d'action reste mal connu. L'âge du patient joue un rôle important : l'absorption intestinale de l'Al augmente avec l'âge (11) et les jeunes patients atteints de la MA ont la même absorption d'Al que les patients plus âgés, mais supérieure à celle des sujets non malades (12). Les travaux de Moore et al. en 2000 (13) confirment ces conclusions : les patients atteints de MA sont exposés à des teneurs plus importantes d'Al que les sujets sains : absorption intestinale plus importante et élimination plus réduite.

Travaux défendant "l'hypothèse aluminium" : quelques étapes
- Des taux importants d'Al dans le cerveau de patients insuffisants rénaux dialysés qui sont soumis à une exposition prolongée (14).
- La quantité d'Al présente dans les neurones lésés est plus importante que celle présente dans les neurones adjacents sains (15). Puis vient l'étude de Candy et al., (16), montrant la présence de silicates d'aluminium au centre des plaques séniles. Ainsi, l'Al semble associé avec les deux lésions histologiques caractéristiques de la maladie : les plaques séniles et les dégénérescences neurofibrillaires.
- L'Al dans la circulation générale est lié, principalement, à une protéine transporteuse, la transferrine, et va s'accumuler au niveau cérébral plus particulièrement au niveau du cortex, de l'hippocampe, de l'amygdale et du septum, zones qui ont une grande densité de récepteurs à la transferrine (17). Or, ces régions cérébrales sont sélectivement vulnérables dans la MA et dans l'encéphalopathie des dialysés.
- Certains travaux (18) suggèrent également que l'utilisation de chélateurs de l'Al ralentirait le déclin des fonctions cognitives chez des patients porteurs de la MA.
- Plusieurs études épidémiologiques rapportent une association géographique entre la concentration d'Al de l'eau de boisson et la prévalence de la MA (19 ; 20). Une étude très souvent citée est l'étude de Martyn et al. de 1989 (1) réalisée en Angleterre et au Pays de Galles qui conclue que le risque de MA était 1,5 fois plus élevé dans les districts où la concentration moyenne en Al était supérieure à 0, 11mg/l par rapport aux districts où la concentration était inférieure à 0,01mg. L'Al des eaux de boisson ne représente que 10% de l'apport alimentaire quotidien d'Al, mais serait la forme la plus biodisponible et, par-là même, la plus toxique. D'autres éléments peuvent agir sur cette biodisponibilité comme la silice, le calcium (21 ; 22 et 23 : effet protecteur du calcium), le fluor et le pH, (24).
- L'étude ALMA sur 8 ans de suivi de la Cohorte PAQUID, montre qu'une teneur en Al de l'eau de boisson > 0,1mg/l est associée à un risque de démence multiplié par 2. Cette teneur représenterait un seuil de toxicité pour l'Al (9).

Travaux s'opposant plutôt à "l'hypothèse aluminium" : quelques étapes
- Un certain nombre de critiques est opposé aux études précédentes particulièrement sur les méthodologies utilisées : petits effectifs, faible puissance statistique, méthodes de diagnostic des pathologies étudiées, méthodes de dosage de l'Al… (à noter que les " défenseurs " de l'hypothèse aluminium utilisent ces mêmes arguments à l'encontre des détracteurs !). Par ailleurs, une étude, notamment, (25) conclue que les capacités mentales des personnes âgées ne semblent pas différentes selon les régions, que l'eau soit riche ou pauvre en Al, d'autres travaux () n'ayant, également, pas trouvé de relation statistiquement significative entre la concentration d'Al dans l'eau de boisson et le risque de MA (26 et 27).
- Une exposition chronique entraînant une forte concentration sérique d'Al ne semble pas suffisante chez des hémodialysés pour induire des lésions caractéristiques de la MA (28). La présence d'Al dans le cortex prélevé sur des sujets hémodialysés décédés sans signes d'encéphalopathie ne suffit pas à la formation des enchevêtrements neurofibrillaires caractéristiques (29). De plus, l'Al et le silicium augmentent dans le cerveau des sujets sains et ce, sans relation avec une augmentation de la MA (30) et, l'exposition à l'Al (chez le mineur, par exemple) n'est pas un facteur de risque de MA (31). Le taux d'Al du cortex fronto temporal de patients porteurs de DTA n'est pas supérieur à celle du groupe témoin non porteur de la maladie (32).

L'effet protecteur de la silice est rapporté par plusieurs équipes : présente sous forme d'acide silicilique dans l'alimentation, elle se complexerait au niveau intestinal avec l'aluminium, diminuant la biodisponibilité de cet élément, une complexation comparable se produirait au niveau des tubules rénaux diminuant la réabsorption et favorisant l'élimination rénales de l'Al. Il s'agit, bien sur d'une hypothèse qui demande confirmation, mais, compte tenu de la gravité et de la fréquence croissante de ces pathologies, est une piste importante à explorer.
A noter que la quantité de silicium apportée par l'eau est très variable, ce sont les eaux minérales issues de nappes souterraines profondes qui sont riches en silice. Les aliments riches en Si sont les graines et la bière.

1 - Martyn C.N., Barker D.J., Osmond C., Harris E.C., Edwardson J.A. and Lacey R.F. 1989. Geographical relation between Alzheimer's disease and aluminum in drinking water [see comments]. Lancet. 1:59-62.

2 - Birchall J.D. and Chappell J.S. 1989. Aluminium, water chemistry, and Alzheimer's disease [letter]. Lancet. 1:953.

3 - Birchall J.D. 1992. The interrelationship between silicon and aluminium in the biological effects of aluminium. Ciba Found Symp. 169:50-61; discussion 61-58.

4 - Popplewell J.F., King S.J., Day J.P., Ackrill P., Fifield L.K., Cresswell R.G., di Tada M.L. and Liu K. 1998. Kinetics of uptake and elimination of silicic acid by a human subject: a novel application of 32Si and accelerator mass spectrometry. J Inorg Biochem. 69:177-180.

5 - Edwardson J.A., Moore P.B., Ferrier I.N., Lilley J.S., Newton G.W., Barker J., Templar J. and Day J.P. 1993. Effect of silicon on gastrointestinal absorption of aluminium [see comments]. Lancet. 342:211-212.

6 - Bellés M., Sanchez D.J., Gomez M., Corbella J. and Domingo J.L. 1998. Silicon reduces aluminum accumulation in rats: relevance to the aluminum hypothesis of Alzheimer disease. Alzheimer Dis Assoc Disord. 12:83-87.

7 - Taylor G.A., Newens A.J., Edwardson J.A., Kay D.W. and Forster D.P. 1995. Alzheimer's disease and the relationship between silicon and aluminium in water supplies in northern England [see comments]. J Epidemiol Community Health. 49:323-324.

8 - Forster D.P., Newens A.J., Kay D.W. and Edwardson J.A. 1995. Risk factors in clinically diagnosed presenile dementia of the Alzheimer type: a case-control study in northern England [see comments]. J Epidemiol Community Health. 49:253-258.

9 - Rondeau V., Commenges D., Jacqmin-Gadda H. and Dartigues J.F. 2000. Relation between aluminum concentrations in drinking water and Alzheimer's disease: an 8-year follow-up study. Am J Epidemiol. 152:59-66.

10 - Rondeau V., Commenges D., Jacqmin-Gadda H. and Dartigues J.F. 2001. Aluminium in drinking water and cognitive decline in elderly subjects : the Paquid cohort. Am J Epidemiol., letter, in press.

11 - Edwardson J.A., Ferrier I.N., McArthur F.K., McKeith I.G., McLaughlin I., Morris C.M., Mountfort S.A., Oakley A.E., Taylor G.A., Ward M.K. and Candy J.M. 1992. Alzheimer's disease and the aluminium hypothesis. Dans: Aluminium in chemistry biology and medecine. A series of advances. Edité par: Nicolini M., Zatta P.F. and Corain B. Raven Press. New York.

12 - Taylor G.A., Ferrier I.N., McLoughlin I.J., Fairbairn A.F., McKeith I.G., Lett D. and Edwardson J.A. 1992a. Gastrointestinal absorption of aluminium in Alzheimer's disease: response to aluminium citrate. Age Ageing. 21:81-90.

13 - Moore P.B., Day J.P., Taylor G.A., Ferrier I.N., Fifield L.K. and Edwardson J.A. 2000. Absorption of aluminium-26 in Alzheimer's disease, measured using accelerator mass spectrometry. Dement Geriatr Cogn Disord. 11:66-69.

14 - Alfrey A.C., LeGendre G.R. and Kaehny W.D. 1976. The dialysis encephalopathy syndrome. Possible aluminum intoxication. N Engl J Med. 294:184-188.

15 - Perl D.P. and Brody A.R. 1980. Alzheimer's disease: X-ray spectrometric evidence of aluminum accumulation in neurofibrillary tangle-bearing neurons. Science. 208:297-299.

16 - Candy J.M., Oakley A.E., Klinowski J., Carpenter T.A., Perry R.H., Atack J.R., Perry E.K., Blessed G., Fairbairn A. and Edwardson J.A. 1986. Aluminosilicate and senile plaque formation in Alzheimer's disease. Lancet. i:354-357.

17 - Pullen R.G., Candy J.M., Morris C.M., Taylor G., Keith A.B. and Edwardson J.A. 1990. Gallium-67 as a potential marker for aluminium transport in rat brain: implications for Alzheimer's disease. J Neurochem. 55:251-259.

18 - McLachlan D.R., Fraser P.E., Dalton A.J. 1992. Aluminium and the pathogenesis of Alzheimer's Disease : a summary of evidence. Ciba. Found. Symp. 205-210.

19 - Flaten T.P. 1990. Geographical associations between aluminium in drinking water and death rates with dementia (including Alzheimer's disease), Parkinson's disease and amyotrophic lateral sclerosis in Norway. Environ Geochem Health. 12:152-67.

20 - Neri L.C., Herwitt D. 1991. Aluminium. Alzheimer's disease and drinking water. Lancet. 338:390.

21 - Provan S.D., Yorkel R.A. 1990. Reducted intestinal calcium and dietary calcium intake, increased aluminium absorption and tissue concentration in the rat. Biol Trace Elem Res. 23:119-31.

22 - Jacqmin H., Commenges D., Letenneur L., Barberger-Gateau P. and Dartigues J.F. 1994. Components of drinking water and risk of cognitive impairment in the elderly [see comments]. Am J Epidemiol. 139:48-57.

23 - Jacqmin-Gadda H., Commenges D., Letenneur L. and Dartigues J.F. 1996. Silica and aluminum in drinking water and cognitive impairment in the elderly. Epidemiology. 7:281-285.

24 - Forbes W.F. and Agwani N. 1994. A suggested mechanism for aluminum biotoxicity. J Theor Biol. 171:207-214.

25 - Wood D.J., Cooper C., Stevens J. and Edwardson J. 1988. Bone mass and dementia in hip fracture patients from areas with different aluminium concentrations in water supplies. Age Ageing. 17:415-419

26 - Forster D.P., Newens A.J., Kay D.W.K., Edwarson J.A. 1995. Risk factors in clinically diagnosed presenile dementia of Alzheimer type : a case-control study in northern England. J of Epidemiol. and Community Health. 49:253-258.27- Martyn C.N., Coggon D.N., Inskip H., Lacey R.F., Young W.F. 1997. Aluminium concentrations in drinking water and risk of Alzheimer disease. Epidemiology. 8 :281-286.