Etude des effets biologiques de l'exposition à l'uranium chez le poisson zèbre (D. Rerio) : impact sur les stades de vie

Biological effects of uranium on life stages of zebrafish (Danio rerio)

• Auteur / Autrice : Stéphanie Bourrachot
• Direction : Rémi Chappaz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'environnement. Environnement et Santé
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 1
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Provence. Section sciences

Mots clés

Mots clés contrôlés

Marqueurs biologiques

Danio rerio

Écotoxicologie

Toxicologie

Uranium

Résumé

Ce travail s’intègre dans le cadre général du programme ENVIRHOM lancé à l’IRSN en 2000 et vise à évaluer les effets biologiques de l'uranium sur le cycle de vie du poisson zèbre, poisson d'eau douce employé couramment pour les tests standards en écotoxicologie. Il s’agissait d’identifier les stades les plus sensibles du cycle de vie en y associant les critères d’effets les plus pertinents (des biomarqueurs aux traits d’histoire de vie) et de caractériser les effets liés à la chimiotoxicité et à la radiotoxicité de l’uranium. Des expériences ont été menées avec des oeufs, des larves et des adultes matures exposés à l'uranium à des concentrations proches de celles détectées à proximité d’anciens sites miniers français (gamme de 20 à 500 μg/L) afin d'étudier la survie, l’éclosion des oeufs, la croissance des larves et la reproduction des géniteurs. Parallèlement, des biomarqueurs de l'exposition (bioaccumulation d'uranium dans les oeufs, gonades) et biomarqueurs d’effets au niveau moléculaire (génotoxicité, reprotoxicité) ont été également mesurés. Les résultats obtenus ont montré l'intérêt d’étudier les différents stades de vie ; en effet les stades de vie précoces sont apparus comme étant les plus sensibles à l’uranium (dès 20 μg/L), que ce soit suite à une exposition directe des oeufs, ou à une exposition indirecte, via un transfert parental. Ces résultats soulignent la pertinence d'inclure les étapes pro-larvaires dans des tests de toxicité pour l’évaluation du risque environnemental. De surcroît, l’étude de différentes étapes du cycle de vie permet, à l’aide de modèle de simulation du recrutement des populations, d’extrapoler les données obtenues à des niveaux d’organisation biologiques supérieurs. A ce titre, les effets drastiques de l’uranium sur le succès reproducteur et les dommages d'ADN dans les cellules germinales indiquent la probabilité d’un fort impact sur la population pour des concentrations très faibles (20 μg/L). Il apparaît, à travers l’étude comparative des effets radiologiques induits, soit par un autre isotope de l’uranium de plus forte activité spécifique (233U) soit par une irradiation externe (137Cs), que les effets de l’uranium sont globalement dus à sa chimiotoxicité

This work is part of an ongoing project (ENVIRHOM) started at IRSN in 2000, which consists in studying the environmental effects of radioactive substances at chronic low level of exposure. In this general frame, our aim was two fold: (i) to identify sensitivity of different critical life stages of zebrafish (fish of fresh water frequently used for tests standards in ecotoxicology) to uranium exposure and (ii) to evaluate underlying mechanisms. Experiments were conducted with eggs, larvae and genitors exposed to uranium at environmentally relevant concentrations (from 20 to 500 μg/L) in order to study survival, hatching of eggs, growth of larvae and reproduction of genitors. Biomarkers of exposure (ie. U bioaccumulation) and biomarkers of effects at molecular level (ie. Genotoxic effects, reprotoxicity) were also measured. Sensitivity of fish to uranium was dependent of the life stage of developmement with the early life stage being the most sensitive to U either directly or maternally exposed. It underlines the relevance of including pro-larval stages for toxicity assessments in fish. Moreover drastic effects of uranium on reproductive success and DNA damages in the germ cells foretell a strong impact on the population for low concentration of exposure (20 μg/L). As it is increasingly recognized that population-level effects of toxic substances are more relevant in terms of ecological risk assessment, this study points out the need to include different life stages of organisms in ecotoxicological studies, especially the sensitive early stages. Moreover, it appears, through the comparative study of the radiological effects or by another isotope of the uranium of stronger radioactivity (233U or by an irradiation with 137Cs), that the effects of the uranium are due to its chemotoxicity