Purpose: Animals are exposed to environmental ionizing radiation (IR) externally through proximity to contaminated soil and internally through ingestion and inhalation of radionuclides. Internal organs can respond to radioactive contamination through physiological stress. Chronic stress can compromise the size of physiologically active organs, but studies on wild mammal populations are scarce. The effects of environmental IR contamination on organ masses were studied by using a wild rodent inhabiting the Chernobyl exclusion zone (CEZ).
Material and methods: The masses of brain, heart, kidney, spleen, liver and lung were assessed from bank voles (Myodes glareolus) captured from areas across radioactive contamination gradient within the CEZ. Relative organ masses were used to correct for the body mass of an individual.
Results: Results showed a significant negative correlation between IR level in the environment and relative brain and kidney mass. A significant positive correlation between IR and relative heart mass was also found. Principal component analysis (PCA) also suggested positive relationship between IR and relative spleen mass; however, this relationship was not significant when spleen
was analyzed separately. There was no apparent relationship between IR and relative liver or lung mass.
Conclusions: Results suggest that in the wild populations even low but chronic doses of IR can lead to changes in relative organ mass. The novelty of these result is showing that exposure to low doses can affect the organ masses in similar fashion as previously shown on high, acute, radiation doses. These data support the hypothesis that wildlife might be more sensitive to IR than animals used in laboratory studies. However, more research is needed to rule out the other indirect effects such as radiosensitivity of the food sources or possible combined stress effects from e.g. infections.
Titre de l'article
L'effet des radiations environnementales chroniques à faible dose sur la masse des organes des campagnols roussâtre de la zone d'exclusion de Tchernobyl
L'effet des radiations environnementales chroniques à faible dose sur la masse des organes des campagnols roussâtre de la zone d'exclusion de Tchernobyl
Introduction à l'article
Les animaux sont exposés de manière externe à la radioactivité ambiante sur les sites contaminés, mais aussi de manière interne par la réalisation de fonctions essentielles pour leur survie comme l’alimentation, l’hydratation et la respiration. Cette internalisation d’éléments radioactifs peut se traduire par des effets sur les organes internes. Il a été supposé que des dégâts provoqués par les radiations sur les organes se traduiraient par une réduction de leur taille due à une inhibition de leur croissance ou à une mortalité accrue des cellules. Les effets de la radioactivité sur les organes ont, pour l’instant, été étudiés à de fortes doses en laboratoire, mais de plus en plus d’études tendent à montrer que les tests sur animaux de laboratoire ne sont pas de bons indicateurs de ce qui se passe in situ. Cette publication propose donc une étude des effets des radiations aux doses présentes sur le site de Tchernobyl sur la taille des organes d’animaux prélevés sur le terrain.
Les animaux sont exposés de manière externe à la radioactivité ambiante sur les sites contaminés, mais aussi de manière interne par la réalisation de fonctions essentielles pour leur survie comme l’alimentation, l’hydratation et la respiration. Cette internalisation d’éléments radioactifs peut se traduire par des effets sur les organes internes. Il a été supposé que des dégâts provoqués par les radiations sur les organes se traduiraient par une réduction de leur taille due à une inhibition de leur croissance ou à une mortalité accrue des cellules. Les effets de la radioactivité sur les organes ont, pour l’instant, été étudiés à de fortes doses en laboratoire, mais de plus en plus d’études tendent à montrer que les tests sur animaux de laboratoire ne sont pas de bons indicateurs de ce qui se passe in situ. Cette publication propose donc une étude des effets des radiations aux doses présentes sur le site de Tchernobyl sur la taille des organes d’animaux prélevés sur le terrain.
Expériences de l'article
Cette étude s’intéresse à la variation de la taille des organes chez des campagnols roussâtres échantillonnés le long d’un gradient de radioactivité sur le site de Tchernobyl. Six organes ont été prélevés et pesés et leur masse relative calculée: le cerveau, le foie, le rein, la rate, le cœur et le poumon. Le cerveau, du fait de ses forts besoins énergétiques, le foie et la rate, du fait de leur rôle dans la détoxification de l’organisme ainsi que le rein, de par son rôle dans la filtration du sang, sont des organes pour lesquels un fort effet négatif de la radioactivité sur la taille est attendu. Au contraire le cœur du fait de ses faibles capacités prolifératives et de sa forte radio-tolérance ne devrait pas être impacté. De multiples analyses statistiques ont été réalisées afin de tester la corrélation entre l’intensité des radiations et la taille des différents organes, prenant en compte également le sexe, l’âge et le site de capture des individus.
Cette étude s’intéresse à la variation de la taille des organes chez des campagnols roussâtres échantillonnés le long d’un gradient de radioactivité sur le site de Tchernobyl. Six organes ont été prélevés et pesés et leur masse relative calculée: le cerveau, le foie, le rein, la rate, le cœur et le poumon. Le cerveau, du fait de ses forts besoins énergétiques, le foie et la rate, du fait de leur rôle dans la détoxification de l’organisme ainsi que le rein, de par son rôle dans la filtration du sang, sont des organes pour lesquels un fort effet négatif de la radioactivité sur la taille est attendu. Au contraire le cœur du fait de ses faibles capacités prolifératives et de sa forte radio-tolérance ne devrait pas être impacté. De multiples analyses statistiques ont été réalisées afin de tester la corrélation entre l’intensité des radiations et la taille des différents organes, prenant en compte également le sexe, l’âge et le site de capture des individus.
Résultats de l'article
Les premières analyses statistiques ont mis en évidence d’une part une corrélation significative négative entre la masse totale et l’intensité des radiations, d’autre part une corrélation positive entre la masse de chaque organe et la masse corporelle des individus. Les analyses ultérieures ont mis en évidence une forte corrélation négative entre la taille du cerveau ainsi que la taille du rein et le niveau de radiations, comme attendu selon l’hypothèse de départ. Cependant il a également été mis en évidence une corrélation significativement positive entre la taille du cœur, et de la rate et le niveau de radioactivité, ce qui est inattendu. Pour les autres organes, aucune corrélation n’a été mis en évidence entre le niveau de contamination et leurs masses. L’âge et le sexe ne semblent pas non plus avoir un effet significatif sur la relation entre la radioactivité et la masse des organes.
Les premières analyses statistiques ont mis en évidence d’une part une corrélation significative négative entre la masse totale et l’intensité des radiations, d’autre part une corrélation positive entre la masse de chaque organe et la masse corporelle des individus. Les analyses ultérieures ont mis en évidence une forte corrélation négative entre la taille du cerveau ainsi que la taille du rein et le niveau de radiations, comme attendu selon l’hypothèse de départ. Cependant il a également été mis en évidence une corrélation significativement positive entre la taille du cœur, et de la rate et le niveau de radioactivité, ce qui est inattendu. Pour les autres organes, aucune corrélation n’a été mis en évidence entre le niveau de contamination et leurs masses. L’âge et le sexe ne semblent pas non plus avoir un effet significatif sur la relation entre la radioactivité et la masse des organes.
Rigueur de l'article
Cette étude semble rigoureuse dans son protocole, notamment en répartissant les sites de capture de manière à définir des zones correspondant aux aires de déplacement des individus. L’échantillon est également conséquent, 221 individus. Les analyses présentées sont très détaillées et retracent tout le cheminement effectué, des premières analyses exploratoires jusqu’aux modèles élaborés mis en place suite à des procédures d’obtention de données corrigées. Elle teste des facteurs explicatifs extérieurs à ce que l’étude cherche à démontrer comme l’âge, le sexe et un effet lié à une structure en sous-populations en regardant la variation liée aux sites de capture. La partie discussion est développée et des explications potentielles des résultats obtenus sont passées en revue pour chaque organe en se basant sur une bibliographie très étayée.
Cette étude semble rigoureuse dans son protocole, notamment en répartissant les sites de capture de manière à définir des zones correspondant aux aires de déplacement des individus. L’échantillon est également conséquent, 221 individus. Les analyses présentées sont très détaillées et retracent tout le cheminement effectué, des premières analyses exploratoires jusqu’aux modèles élaborés mis en place suite à des procédures d’obtention de données corrigées. Elle teste des facteurs explicatifs extérieurs à ce que l’étude cherche à démontrer comme l’âge, le sexe et un effet lié à une structure en sous-populations en regardant la variation liée aux sites de capture. La partie discussion est développée et des explications potentielles des résultats obtenus sont passées en revue pour chaque organe en se basant sur une bibliographie très étayée.
Ce que cet article apporte au débat
Cette étude s’intéresse à l’effet de l’exposition chronique aux faibles dose de radioactivité sur les organes, une échelle encore peu étudiée. De plus elle regarde l’effet des radiations sur des animaux exposés dans leur environnement naturel, alors que la majorité des études de ce type ont été réalisées sur des animaux de laboratoire, ce qui est d’autant plus important que des études récentes suggèrent que les animaux de laboratoire ne sont pas de bons témoins des effets des radiations in situ. Cette étude montre que l’effet des radiations varie selon les organes. Cette différence dépend des caractéristiques des organes ainsi que de leurs fonctions. Cette étude a également permis de montrer que l’exposition chronique à de faibles doses in situ a des effet comparables à ceux observés en laboratoire avec des niveaux de radiations beaucoup plus élevés.
Cette étude s’intéresse à l’effet de l’exposition chronique aux faibles dose de radioactivité sur les organes, une échelle encore peu étudiée. De plus elle regarde l’effet des radiations sur des animaux exposés dans leur environnement naturel, alors que la majorité des études de ce type ont été réalisées sur des animaux de laboratoire, ce qui est d’autant plus important que des études récentes suggèrent que les animaux de laboratoire ne sont pas de bons témoins des effets des radiations in situ. Cette étude montre que l’effet des radiations varie selon les organes. Cette différence dépend des caractéristiques des organes ainsi que de leurs fonctions. Cette étude a également permis de montrer que l’exposition chronique à de faibles doses in situ a des effet comparables à ceux observés en laboratoire avec des niveaux de radiations beaucoup plus élevés.
Remarques sur l'article
Cette étude tend à faire relativiser les résultats présentés dans l’étude de Smith, Willey et Hancock de 2012 modélisant l’effet du stress oxydatif sur les cellules. En effet un des résultats de la présente publication est que l’impact des radiations dépend des caractéristiques des organes. Hors, dans la publication de Smith et al. L’effet du stress oxydatif est modélisé sur une « cellule type ». Les résultats obtenus soutenant que les doses de radiations sont trop faibles sur le site de Tchernobyl pour générer du stress oxydatif sont donc dans la réalité potentiellement dépendants du type cellulaire. Ce constat est soutenu par des publications citées dans la présente étude montrant que la concentration initiale de molécules antioxydantes dans les cellules varie de manière importante suivant le type cellulaire.
Cette étude tend à faire relativiser les résultats présentés dans l’étude de Smith, Willey et Hancock de 2012 modélisant l’effet du stress oxydatif sur les cellules. En effet un des résultats de la présente publication est que l’impact des radiations dépend des caractéristiques des organes. Hors, dans la publication de Smith et al. L’effet du stress oxydatif est modélisé sur une « cellule type ». Les résultats obtenus soutenant que les doses de radiations sont trop faibles sur le site de Tchernobyl pour générer du stress oxydatif sont donc dans la réalité potentiellement dépendants du type cellulaire. Ce constat est soutenu par des publications citées dans la présente étude montrant que la concentration initiale de molécules antioxydantes dans les cellules varie de manière importante suivant le type cellulaire.
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