It has been hypothesized that radiation-induced oxidative stress is the mechanism for a wide range of negative impacts on biota living in radioactively contaminated areas around Chernobyl. The present study tests this hypothesis mechanistically, for the first time, by modelling the impacts of radiolysis products within the cell resulting from radiations (low linear energy transfer β and γ), and dose rates appropriate to current contamination types and densities in the Chernobyl exclusion zone and at Fukushima. At 417 μGy h-1 (illustrative of the most contaminated areas at Chernobyl), generation of radiolysis products did not significantly impact cellular concentrations of reactive oxygen species, or cellular redox potential. This study does not support the hypothesis that direct oxidizing stress is a mechanism for damage to organisms exposed to chronic radiation at dose rates typical of contaminated environments.
Titre de l'article
Les faibles dose de radiations ionisantes produisent trop peu de dérivés réactifs de l'oxygène pour affecter directement les concentrations d'antioxydants dans les cellules
Les faibles dose de radiations ionisantes produisent trop peu de dérivés réactifs de l'oxygène pour affecter directement les concentrations d'antioxydants dans les cellules
Introduction à l'article
Les radiations, même a faible dose, peuvent avoir un effet mutagène pouvant mener à des perturbations de la machinerie cellulaire potentiellement néfastes à l’échelle de l’individu. Ces effets à l’échelle génétique tendent à être de mieux en mieux caractérisés, cependant des observations de terrain ont mené à l’hypothèse d’un effet de l’exposition chronique aux faibles doses de radiations directement à l’échelle cellulaire. Cette hypothèse veut que cette exposition conduise à la production de stress oxydatif, se traduisant principalement par la production de dérivés réactifs de l’oxygène (ROS), délétères pour la cellule. A de hautes intensités de radiations, il a été démontré que la radioactivité déclenche un stress oxydatif important délétère pour les cellules. Cette étude se propose de tester cette hypothèse via la modélisation de l’impact d’intensité de radiations similaire à celles observées à Tchernobyl, à partir de données issues d’études sur le stress oxydatif chez des oiseaux.
Les radiations, même a faible dose, peuvent avoir un effet mutagène pouvant mener à des perturbations de la machinerie cellulaire potentiellement néfastes à l’échelle de l’individu. Ces effets à l’échelle génétique tendent à être de mieux en mieux caractérisés, cependant des observations de terrain ont mené à l’hypothèse d’un effet de l’exposition chronique aux faibles doses de radiations directement à l’échelle cellulaire. Cette hypothèse veut que cette exposition conduise à la production de stress oxydatif, se traduisant principalement par la production de dérivés réactifs de l’oxygène (ROS), délétères pour la cellule. A de hautes intensités de radiations, il a été démontré que la radioactivité déclenche un stress oxydatif important délétère pour les cellules. Cette étude se propose de tester cette hypothèse via la modélisation de l’impact d’intensité de radiations similaire à celles observées à Tchernobyl, à partir de données issues d’études sur le stress oxydatif chez des oiseaux.
Expériences de l'article
Le taux de production de produits de radiolyse par unité de masse a été calculé à partir de 417 μGy h-1 , la plus haute intensité de radiation présente à Tchernobyl. La radiolyse correspond à la décomposition de la matière par des radiations ionisantes. Cette décomposition, notamment des molécules d’eau, va produire à l’intérieur de la cellule des ROS toxiques pour celle-ci. L’effet des produits de radiolyse à été quantifié en mesurant les variations de concentrations d’antioxydants dans les cellules, molécules étant produites pour détoxifier la cellule. L’impact des produits de radiolyse sur le potentiel d’oxydoréduction des cellules a aussi été quantifié. Cette quantification a été effectuée en mesurant les concentrations des formes de glutathion réduites et oxydées. Cette molécule étant responsable à la fois du maintient du potentiel redox et de l’élimination des ROS, un déséquilibre de la concentration de ces deux formes indiquerait un impact sur l’équilibre redox de la cellule.
Le taux de production de produits de radiolyse par unité de masse a été calculé à partir de 417 μGy h-1 , la plus haute intensité de radiation présente à Tchernobyl. La radiolyse correspond à la décomposition de la matière par des radiations ionisantes. Cette décomposition, notamment des molécules d’eau, va produire à l’intérieur de la cellule des ROS toxiques pour celle-ci. L’effet des produits de radiolyse à été quantifié en mesurant les variations de concentrations d’antioxydants dans les cellules, molécules étant produites pour détoxifier la cellule. L’impact des produits de radiolyse sur le potentiel d’oxydoréduction des cellules a aussi été quantifié. Cette quantification a été effectuée en mesurant les concentrations des formes de glutathion réduites et oxydées. Cette molécule étant responsable à la fois du maintient du potentiel redox et de l’élimination des ROS, un déséquilibre de la concentration de ces deux formes indiquerait un impact sur l’équilibre redox de la cellule.
Résultats de l'article
Aucun changement significatif de concentration de molécules antioxydantes n’a été détecté entre les oiseaux de la zone d’exclusion de Tchernobyl et les oiseaux contrôle. La différence de potentiel d’oxydoréduction observée étaient inférieure à 5 mV. Hors d’après la littérature, pour observer des dégâts sur les cellules la différence de potentiel doit être d’au moins 60 mV. Il semble donc qu’aux taux présents à Tchernobyl, le stress oxydatif lié aux radiation ne semble pas être un mécanisme provoquant des dégâts aux cellules.
Aucun changement significatif de concentration de molécules antioxydantes n’a été détecté entre les oiseaux de la zone d’exclusion de Tchernobyl et les oiseaux contrôle. La différence de potentiel d’oxydoréduction observée étaient inférieure à 5 mV. Hors d’après la littérature, pour observer des dégâts sur les cellules la différence de potentiel doit être d’au moins 60 mV. Il semble donc qu’aux taux présents à Tchernobyl, le stress oxydatif lié aux radiation ne semble pas être un mécanisme provoquant des dégâts aux cellules.
Rigueur de l'article
Les méthodes de calcul semblent solides du fait de leur présence dans la littérature, les données cependant proviennent d’études de Møller et Mouseau, donc les méthodes et résultats font à l’heure actuelle débat. Cette étude tend également à se baser sur beaucoup d’assomptions comme le taux de réapprovisionnement en molécules antioxydantes, la capacité antioxydante oxydante définie comme minimale ou encore le gluthation pris en compte comme seul antioxydant dans la deuxième partie de l’étude bien que la réalité soit plus complexe. Ces décisions sont discutées, basées sur la littérature et définies systématiquement pour correspondre à l’estimation minimale de la capacité antioxydante afin de ne pas surestimer l’effet de la radioactivité. Cependant ce parti pris a également pu conduire aux résultats observés non pas par l’absence réelle d’effets mais par leur minimisation due à ces choix.
Les méthodes de calcul semblent solides du fait de leur présence dans la littérature, les données cependant proviennent d’études de Møller et Mouseau, donc les méthodes et résultats font à l’heure actuelle débat. Cette étude tend également à se baser sur beaucoup d’assomptions comme le taux de réapprovisionnement en molécules antioxydantes, la capacité antioxydante oxydante définie comme minimale ou encore le gluthation pris en compte comme seul antioxydant dans la deuxième partie de l’étude bien que la réalité soit plus complexe. Ces décisions sont discutées, basées sur la littérature et définies systématiquement pour correspondre à l’estimation minimale de la capacité antioxydante afin de ne pas surestimer l’effet de la radioactivité. Cependant ce parti pris a également pu conduire aux résultats observés non pas par l’absence réelle d’effets mais par leur minimisation due à ces choix.
Ce que cet article apporte au débat
Cette étude soutient le fait que, à l’échelle cellulaire, les radiations ionisantes aux doses présentes à Tchernobyl ne semblent pas générer de stress oxydatif délétère pour les cellules. Comme il a été précisé précédemment, il s’agit de la seule étude de ce type existant à ce jour, ce qui la rend particulièrement intéressante mais nécessite de rester mesuré quand à ses résultats et conclusions. Elle repose également sur un nombre relativement important d’hypothèses, menant au besoin d’études complémentaires. Un autre point à noter est qu’en utilisant des données d’études des chercheurs Møller et Mouseau, critiqués pour leurs conclusions systématiquement catégoriques en faveur d’un effet délétère des radiations, cette étude obtient les résultats inverses. De ce fait cette étude trouve malgré tout une place importante dans la controverse.
Cette étude soutient le fait que, à l’échelle cellulaire, les radiations ionisantes aux doses présentes à Tchernobyl ne semblent pas générer de stress oxydatif délétère pour les cellules. Comme il a été précisé précédemment, il s’agit de la seule étude de ce type existant à ce jour, ce qui la rend particulièrement intéressante mais nécessite de rester mesuré quand à ses résultats et conclusions. Elle repose également sur un nombre relativement important d’hypothèses, menant au besoin d’études complémentaires. Un autre point à noter est qu’en utilisant des données d’études des chercheurs Møller et Mouseau, critiqués pour leurs conclusions systématiquement catégoriques en faveur d’un effet délétère des radiations, cette étude obtient les résultats inverses. De ce fait cette étude trouve malgré tout une place importante dans la controverse.
Remarques sur l'article
Il semble, au vue des études citées dans cette publication au niveau moléculaire, que les voies de réponses aux stress oxydatif sont affectées par les radiations ionisantes chez les plantes. Les résultats de cette études sont donc potentiellement généralisables dans une certaine mesure aux animaux, comme discuté dans cette publication, cependant de plus amples études semblent nécessaires en ce qui concerne les plantes.
Il semble, au vue des études citées dans cette publication au niveau moléculaire, que les voies de réponses aux stress oxydatif sont affectées par les radiations ionisantes chez les plantes. Les résultats de cette études sont donc potentiellement généralisables dans une certaine mesure aux animaux, comme discuté dans cette publication, cependant de plus amples études semblent nécessaires en ce qui concerne les plantes.
Dernière modification il y a plus de 5 ans.