The results of field studies carried out on different plant species (winter rye and wheat, spring barley, oats, Scots pine, wild vetch, crested hairgrass) in various radioecological situations (nuclear weapon testing, the Chernobyl accident, uranium and radium processing) to investigate the effects of long-term chronic exposure to radionuclides are discussed. Plant populations growing in areas with relatively low levels of pollution are characterized by an increased level of both cytogenetic disturbances and genetic diversity. Although ionizing radiation causes primary damage at the molecular level, there are emergent effects at the level of populations, non-predictable from the knowledge of elementary mechanisms of cellular effects formation. Accumulation of cellular alterations may afterward influence biological parameters important for populations such as health and reproduction. Presented data provide evidence that in plant populations inhabiting heavily contaminated territories cytogenetic damage could be accompanied by a decrease in reproductive capacity. However, in less contaminated sites, because of the scarcity of data available, a steady relationship between cytogenetic effects and reproductive capacity was not revealed. Under radioactive contamination of the plant’s environment, a population’s resistance to exposure may increase. However, there are radioecological situations where an enhanced radioresistance has not evolved or has not persisted.
Titre de la review
Effets d'une exposition chronique à long terme aux radionucléides dans des populations de plantes.
Effets d'une exposition chronique à long terme aux radionucléides dans des populations de plantes.
Résumé de la review
Plusieurs zones présentant une faible dose de radioactivité avec des histoires de contaminations différents (i.e essais nucléaires, incidents nucléaires)sont utilisées et les auteurs se concentrent sur les effets cytogénétiques. La première question posée est : à partir de quel niveau de radioactivité une exposition chronique peut engendrer l'observation d'effets néfastes sur les plantes ? Selon les précédents rapports de L'IAEA et de l'UNSCEAR, c'est à partir de 400 microGy/h pour les populations et 10 microGY/h pour les écosystèmes, ce qui est corroboré par les analyses faites sur le site de Semipalatinsk.
Or l'étude montre aussi qu'il y a une augmentation de la fréquence de cellules aberrantes (FCA) dans tous les cas lors d'une exposition à faible dose quand on compare aux références (FAC = 0.93 dans les sites de la région de Bryansk avec un taux de radioactivité de 0.8 microGy/h), et qu'elle diminue moins vite (1.3% par an) que le taux de radiation (2.3% par an). De plus ce stress serait transmis aux générations suivantes. Ainsi il a été trouvé que la FAC dans les méristèmes de Triticum aestivum est significativement plus élevée dans les deuxième et troisième générations qu'à la première génération après exposition. Ces générations ayant toutes vécues dans le même environnement, cela pourrait s'expliquer par une déstabilisation du génome.
Les auteurs se demandent également si un lien peut être fait entre les effets cytogénétiques et des paramètres biologiques importants pour la population comme la reproduction ou la survie. Si une augmentation de la FAC est bien accompagnée par une réduction de la reproduction à Tchernobyl (germination perturbée dans les zones à faible taux de radioactivité, et empêchée dans les zones à haut taux de radioactivité), ce résultat est moins supporté par les études faites sur le site de Komi où la pollution autre que les radiations est moins importante. Cela montre que le lien entre les changements cytogénétiques induits par les radiations et une baisse de la reproduction peut être influencé par les conditions environnementales extrinsèques aux radiations. De plus la survie des germinations, pour un même niveau de perturbation cytogénétique, est plus faible chez Pinus silvestris que chez Vicia cracca montrant que ce lien est également différent en fonction de l'espèce considérée.
Les auteurs ont mis en évidence que la radiation peut être un agent mutagène suffisamment puissant pour changer la structure génétique d'une population, ce qui pourrait compromettre sa reproduction et sa survie. Il a aussi été montré que la structure génétique des populations de pin trouvés dans les zones radioactives a été modifié avec une hétérozygotie moyenne supérieure aux attendus sous Hardy-Weinberg.
Enfin, Geras'kin et collaborateurs ont voulu savoir s'il y a un développement de radiorésistance et d'adaptations dans la progéniture des plantes exposées. La radioactivité sélectionne pour un meilleur système de réparation de l'ADN. Dans certaines plantes, il a également été observé une méthylation accrue du génome qui empêcherait des réarrangements. Les différentes contaminations considérées sont plutôt récentes, donc on s'attend à ce que ça ne soit que des plantes avec des courts temps de génération qui présentent une réponse évolutive à l'exposition aux radionucléides. Or selon les auteurs si on sort de la "selection naturelle classique", on observe une adaptation même chez les espèces avec de long temps de générations comme P. silvestris chez qui une résistance aux rayons gamma est observée, notamment par le remplacement des cellules vulnérables par des cellules radioadaptées, ou alors par des changements épigénétiques.
Ici encore, on a vu certaines plantes de la zone de Semipalatinsk exposée depuis plus de 50 ans avec des temps de générations courts ne présentant aucune réponse, indiquant que la réponse à une exposition à une faible dose de radioactivité dépend de l'espèce considérée.
Plusieurs zones présentant une faible dose de radioactivité avec des histoires de contaminations différents (i.e essais nucléaires, incidents nucléaires)sont utilisées et les auteurs se concentrent sur les effets cytogénétiques. La première question posée est : à partir de quel niveau de radioactivité une exposition chronique peut engendrer l'observation d'effets néfastes sur les plantes ? Selon les précédents rapports de L'IAEA et de l'UNSCEAR, c'est à partir de 400 microGy/h pour les populations et 10 microGY/h pour les écosystèmes, ce qui est corroboré par les analyses faites sur le site de Semipalatinsk.
Or l'étude montre aussi qu'il y a une augmentation de la fréquence de cellules aberrantes (FCA) dans tous les cas lors d'une exposition à faible dose quand on compare aux références (FAC = 0.93 dans les sites de la région de Bryansk avec un taux de radioactivité de 0.8 microGy/h), et qu'elle diminue moins vite (1.3% par an) que le taux de radiation (2.3% par an). De plus ce stress serait transmis aux générations suivantes. Ainsi il a été trouvé que la FAC dans les méristèmes de Triticum aestivum est significativement plus élevée dans les deuxième et troisième générations qu'à la première génération après exposition. Ces générations ayant toutes vécues dans le même environnement, cela pourrait s'expliquer par une déstabilisation du génome.
Les auteurs se demandent également si un lien peut être fait entre les effets cytogénétiques et des paramètres biologiques importants pour la population comme la reproduction ou la survie. Si une augmentation de la FAC est bien accompagnée par une réduction de la reproduction à Tchernobyl (germination perturbée dans les zones à faible taux de radioactivité, et empêchée dans les zones à haut taux de radioactivité), ce résultat est moins supporté par les études faites sur le site de Komi où la pollution autre que les radiations est moins importante. Cela montre que le lien entre les changements cytogénétiques induits par les radiations et une baisse de la reproduction peut être influencé par les conditions environnementales extrinsèques aux radiations. De plus la survie des germinations, pour un même niveau de perturbation cytogénétique, est plus faible chez Pinus silvestris que chez Vicia cracca montrant que ce lien est également différent en fonction de l'espèce considérée.
Les auteurs ont mis en évidence que la radiation peut être un agent mutagène suffisamment puissant pour changer la structure génétique d'une population, ce qui pourrait compromettre sa reproduction et sa survie. Il a aussi été montré que la structure génétique des populations de pin trouvés dans les zones radioactives a été modifié avec une hétérozygotie moyenne supérieure aux attendus sous Hardy-Weinberg.
Enfin, Geras'kin et collaborateurs ont voulu savoir s'il y a un développement de radiorésistance et d'adaptations dans la progéniture des plantes exposées. La radioactivité sélectionne pour un meilleur système de réparation de l'ADN. Dans certaines plantes, il a également été observé une méthylation accrue du génome qui empêcherait des réarrangements. Les différentes contaminations considérées sont plutôt récentes, donc on s'attend à ce que ça ne soit que des plantes avec des courts temps de génération qui présentent une réponse évolutive à l'exposition aux radionucléides. Or selon les auteurs si on sort de la "selection naturelle classique", on observe une adaptation même chez les espèces avec de long temps de générations comme P. silvestris chez qui une résistance aux rayons gamma est observée, notamment par le remplacement des cellules vulnérables par des cellules radioadaptées, ou alors par des changements épigénétiques.
Ici encore, on a vu certaines plantes de la zone de Semipalatinsk exposée depuis plus de 50 ans avec des temps de générations courts ne présentant aucune réponse, indiquant que la réponse à une exposition à une faible dose de radioactivité dépend de l'espèce considérée.
Rigueur de la review
Une remarque est que la majorité des études sur laquelle repose cette review ont été réalisées par les auteurs eux-même, ce qui empêche un avis extérieur et des critiques supplémentaires quant aux méthodes utilisées. Les auteurs ont bien soulignés que certains de leurs résultats peuvent être dépendants des conditions environnementales de chaque site, contrairement à des expériences faites en laboratoire.
Une remarque est que la majorité des études sur laquelle repose cette review ont été réalisées par les auteurs eux-même, ce qui empêche un avis extérieur et des critiques supplémentaires quant aux méthodes utilisées. Les auteurs ont bien soulignés que certains de leurs résultats peuvent être dépendants des conditions environnementales de chaque site, contrairement à des expériences faites en laboratoire.
Ce que cette review apporte au débat
Cette review apporte un avis sur une des échelles du vivant (cytogénétique), en étant plutôt du côté d'un effet de l'exposition chronique à des faibles doses de radioactivité puisqu'un effet sur la FAC a été trouvé dans tous les cas. Elle aborde également les répercussions à l'échelle de la population, en contrastant les résultats qu'on peut trouver puisqu'il apparaît que la réponse au niveau populationnel peut dépendre de l'espèce, sa niche associée et des conditions environnementales du site considéré. Elle fait également un rappel de ce qui peut être considéré comme une faible dose de radioactivité (entre 1 et 3 Gy) et des doses qu'on peut retrouver dans différents sites contaminés (par exemple 0.8 micro Gy/h dans certains sites de la région de Bryansk, ou 4834 microGy/h dans les sites avec le taux le plus élevé dans la zone ChNPP en Ukraine).
Cette review apporte un avis sur une des échelles du vivant (cytogénétique), en étant plutôt du côté d'un effet de l'exposition chronique à des faibles doses de radioactivité puisqu'un effet sur la FAC a été trouvé dans tous les cas. Elle aborde également les répercussions à l'échelle de la population, en contrastant les résultats qu'on peut trouver puisqu'il apparaît que la réponse au niveau populationnel peut dépendre de l'espèce, sa niche associée et des conditions environnementales du site considéré. Elle fait également un rappel de ce qui peut être considéré comme une faible dose de radioactivité (entre 1 et 3 Gy) et des doses qu'on peut retrouver dans différents sites contaminés (par exemple 0.8 micro Gy/h dans certains sites de la région de Bryansk, ou 4834 microGy/h dans les sites avec le taux le plus élevé dans la zone ChNPP en Ukraine).
Remarques sur la review
Les taux de radioactivités à chaque site ont été calculés de manière à ce que les résultats soient comparables avec les standards cités par les rapports IAEA et Unscear.
Les taux de radioactivités à chaque site ont été calculés de manière à ce que les résultats soient comparables avec les standards cités par les rapports IAEA et Unscear.
Dernière modification il y a plus de 5 ans.