Décrypter les mécanismes de reprotoxicité radio-induite chez l'amphipode Gammarus fossarum
Résumé
L’étude des effets chroniques de la contamination radioactive sur la faune sauvage est cruciale pour définir des niveaux de protection pertinents et minimiser les impacts écologiques. Parmi les effets observés, la reprotoxicité est souvent décrite comme l’effet adverse le plus radiosensible chez de nombreux invertébrés (Shuryak et al, 2020). Nos études récentes ont montré que Gammarus fossarum, crustacé amphipode sentinelle de l’environnement, reconnu pour sa sensibilité à la qualité des milieux, ne fait pas figure d’exception. En effet, une exposition au rayonnement ionisant (RI) γ externe de 14 jours des mâles, ou des femelles, impacte fortement la fécondité parentale post-irradiation (i.e. survie de la descendance), de façon plus prononcée chez les mâles, sans affecter la survie, le cycle de mue, ou la capacité à s’alimenter des organismes irradiés (Frelon et al., en révision). Afin de comprendre les mécanismes mis en jeu dans cette reprotoxicité différentielle mâles/femelles chez G. fossarum, une étude intégrée de couples irradiés a été entreprise sur le plan moléculaire, i.e. génotoxicité et abondance des protéines par analyse protéomique shotgun des gonades, et physiologique, i.e. analyse de la fécondité.
L’ensemble des données enregistrées a été exploré par des méthodes complémentaires ce qui a conduit à (i) définir les protéines différentiellement exprimées entre le contrôle et le plus faible débit de dose, (ii) sélectionner les protéines répondant de façon significative au gradient d’exposition, et analyser la forme et la sensibilité des réponses (Delignette-Muller et al., 2023), (iii) identifier des groupes de protéines ayant un profil d’expression similaire, plutôt corrélés aux conditions d’exposition et/ou aux effets reprotoxiques chez les mâles et les femelles irradiés (Degli Esposti et al., 2019).
L’ensemble de ces résultats participera à déchiffrer les processus biologiques principaux (mode d’action) impactant la capacité reproductive des gammares mâles et femelles exposés aux RI, avec leur significativité, et leur seuil de dose de déclenchement. Cette cartographie des effets sera in fine comparée à celle déjà acquise pour d’autres contaminants chimiques, et aidera à préciser des marqueurs d’effets pertinents pour un suivi des effets des RI. Enfin ces données obtenues pour G. fossarum contribueront également à alimenter un schéma d’action toxique (AOP) conduisant à une baisse de la fécondité après exposition aux RI (Tollefsen et al., 2023).
Mots clés - Chronicité – Rayonnement ionisant - Gammare – Protéomique - Analyses statistiques multi-échelles.
Remerciements – Les auteurs remercient l’IRSN, l’INRAE, le CEA, le CNRS et EC2CO pour le financement du projet GAMMARRI.
Références
Degli Esposti, D., Almunia, C., Guery, M.-A., Koenig, N., Armengaud, J., Chaumot, A. and Geffard, O. Co-expression network analysis identifies gonad- and embryo-associated protein modules in the sentinel species Gammarus fossarum Sci Rep. 2019; 9: 7862.
Frelon, S., Recoura-Massaquant, R., Dubourg, N., Garnero L., Bonzom, J.-M., Degli Esposti, D. Reproductive capacity but not food consumption is reduced by continuous exposure to the typical genotoxic stressor γ-rays, in the sentinel species Gammarus fossarum. Environmental Toxicology & Chemistry (En révision).
Delignette-Muller, M. L., Billoir, E., Siberchicot, A., & Larras, F. (2023). DRomics, a workflow to exploit dose-response omics data in ecotoxicology. Peer Community Journal, Volume 3 (2023), article no. e90.
Shuryak, I., Review of resistance to chronic ionizing radiation exposure under environmental conditions in multicellular organisms. J Environ Radioact, 2020. 212.
Tollefsen, K.E., et al., Adverse outcome pathways (AOPs) for radiation-induced reproductive effects in environmental species: state of science and identification of a consensus AOP network. Int J Radiat Biol, 2022.
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