Fish have been highly exposed to radiation in freshwater systems after the Chernobyl Nuclear Power Plant (NPP) accident in 1986 and in freshwater and marine systems after the more recent Fukushima NPP accident in 2011. In the years after the accident, the radioactivity levels rapidly declined due to radioactive decay and environmental processes, but chronic lower dose exposures persisted. To gain insights into the long-term effects of environmental low dose radiation on fish ovaries development, a high-throughput transcriptomic approach including a de novo assembly was applied to different gonad phenotypes of female perch: developed gonads from reference lakes, developed/irradiated from medium contaminated lake, and both developed/irradiated and undeveloped from more highly contaminated lakes. This is the most comprehensive analysis to date of the gene responses in wildlife reproductive system to radiation. Some gene responses that were modulated in irradiated gonads were found to be involved in biological processes including cell differentiation and proliferation (ggnb2, mod5, rergl), cytoskeleton organization (k1C18, mtpn), gonad development (nell2, tcp4), lipid metabolism (ldah, at11b, nltp), reproduction (cyb5, cyp17A, ovos), DNA damage repair (wdhd1, rad51, hus1), and epigenetic mechanisms (dmap1). Identification of these genes provides a better understanding of the underlying molecular mechanisms underpinning the development of the gonad phenotypes of wild perch and how fish may respond to chronic exposure to radiation in their natural environment, though causal attribution of gene responses remains unclear in the undeveloped gonads.
Titre de l'article
Changements transcriptionnels dans les ovaires de Perches communes (Perca fluviatilis) de Tchernobyl.
Changements transcriptionnels dans les ovaires de Perches communes (Perca fluviatilis) de Tchernobyl.
Introduction à l'article
Cette étude vise à comprendre les effets de l'exposition à long terme aux radiations sur le transcriptome de Perches communes collectées dans des lacs contaminés qui se situent dans la zone d'exclusion de Tchernobyl comparé à des poissons collectés dans des lacs de référence avec des taux de radiations proches de ceux naturels d'arrière plan. Des études précédentes ont montré une corrélation positive entre un retard de maturation des gonades des perches et les taux de radiations trouvés dans les lacs de Tchernobyl, mais les mécanismes moléculaires impliqués dans la maturation des gonades des poissons et donc potentiellement dans ce retard sont inconnus.
De plus une grande proportion de femelles présentaient des gonades non-développées dans deux des lacs les plus contaminés, mais pas dans le troisième qui contrairement aux premiers était naturel. Il n'est donc pas clair si ce phénotype est un résultat de l'exposition aux radiations où à d'autres facteurs environnementaux.
Cette étude vise à comprendre les effets de l'exposition à long terme aux radiations sur le transcriptome de Perches communes collectées dans des lacs contaminés qui se situent dans la zone d'exclusion de Tchernobyl comparé à des poissons collectés dans des lacs de référence avec des taux de radiations proches de ceux naturels d'arrière plan. Des études précédentes ont montré une corrélation positive entre un retard de maturation des gonades des perches et les taux de radiations trouvés dans les lacs de Tchernobyl, mais les mécanismes moléculaires impliqués dans la maturation des gonades des poissons et donc potentiellement dans ce retard sont inconnus.
De plus une grande proportion de femelles présentaient des gonades non-développées dans deux des lacs les plus contaminés, mais pas dans le troisième qui contrairement aux premiers était naturel. Il n'est donc pas clair si ce phénotype est un résultat de l'exposition aux radiations où à d'autres facteurs environnementaux.
Expériences de l'article
24 femelles de Perche commune ont été prélevées dans six lacs en Biélorussie et Ukraine en septembre 2014 (avec des doses de radioactivité variant de 0.8 à 14.1 microGy/h). Leur transcriptome est séquencé, assemblé de nouveau et annoté et on mesure le stade de maturation des gonades et le poids et la taille des individus, ainsi que le poids des gonades et du foie.
De nombreuses variables sont mesurées dans chaque lac et ils sont classés en trois groupes selon leur niveau de radioactivité: les lacs de référence (R), les lacs exposés à des niveaux moyens (M) et les lacs exposés à de hautes doses (H).
Des changements dans l'expression de gènes sont recherchés entre 3 groupes : les femelles qui ont des gonades développées et qui viennent soit de lacs irradiés (M et R), soit de lacs de référence (R) et celles qui ont des gonades non développées et qui viennent du groupe H.
Une ACP est utilisée pour voir si ces variations dans l'expression de gènes sont corrélées aux différents phénotypes/radiations.
24 femelles de Perche commune ont été prélevées dans six lacs en Biélorussie et Ukraine en septembre 2014 (avec des doses de radioactivité variant de 0.8 à 14.1 microGy/h). Leur transcriptome est séquencé, assemblé de nouveau et annoté et on mesure le stade de maturation des gonades et le poids et la taille des individus, ainsi que le poids des gonades et du foie.
De nombreuses variables sont mesurées dans chaque lac et ils sont classés en trois groupes selon leur niveau de radioactivité: les lacs de référence (R), les lacs exposés à des niveaux moyens (M) et les lacs exposés à de hautes doses (H).
Des changements dans l'expression de gènes sont recherchés entre 3 groupes : les femelles qui ont des gonades développées et qui viennent soit de lacs irradiés (M et R), soit de lacs de référence (R) et celles qui ont des gonades non développées et qui viennent du groupe H.
Une ACP est utilisée pour voir si ces variations dans l'expression de gènes sont corrélées aux différents phénotypes/radiations.
Résultats de l'article
Les poissons irradiés produisent des gonades similaires à ceux de référence malgré un retard de maturation des oocytes suggérant que l'adaptation aux radiations pour maintenir la reproduction est coûteuse. Dans le cas des femelles irradiées au phénotype "ovaires développés" et par rapport aux femelles de référence, on remarque bien une expression différente de gènes potentiellement impliqués dans la croissance des gonades (par exemple surexpression de gènes impliqués dans les voies métaboliques et le métabolisme des lipides, importants pour la croissance des oocytes, potentiellement pour garantir suffisamment d'énergie au développement des gonades). Une expression différente de certains gènes impliqués dans la division et la différenciation cellulaire est observée et pourrait expliquer le retard de maturation observé. Il est probable que les radiations soient la cause du retard observé dans le développement des oocytes, mais le phénotype "non-developpé" ne peut être relié aux radiations.
Les poissons irradiés produisent des gonades similaires à ceux de référence malgré un retard de maturation des oocytes suggérant que l'adaptation aux radiations pour maintenir la reproduction est coûteuse. Dans le cas des femelles irradiées au phénotype "ovaires développés" et par rapport aux femelles de référence, on remarque bien une expression différente de gènes potentiellement impliqués dans la croissance des gonades (par exemple surexpression de gènes impliqués dans les voies métaboliques et le métabolisme des lipides, importants pour la croissance des oocytes, potentiellement pour garantir suffisamment d'énergie au développement des gonades). Une expression différente de certains gènes impliqués dans la division et la différenciation cellulaire est observée et pourrait expliquer le retard de maturation observé. Il est probable que les radiations soient la cause du retard observé dans le développement des oocytes, mais le phénotype "non-developpé" ne peut être relié aux radiations.
Rigueur de l'article
On note dans un premier temps le fait que cette étude est réalisée sur un très petit nombre d'individus, avec un petit nombre de lacs pour chaque catégorie (référence, moyenne et haute dose).
Si on oublie cela le design de l'étude semble plutôt solide: on fait l'effort d'échantillonner beaucoup de variables dans chaque lac (pH, T°, conductivité, oxygène dissous, nutriments, concentrations Na, Mg, S, K,Ca, As, Sr, Cd, Cs, Pb et U) pour avoir une idée de facteurs environnementaux confondants au lieu de simplement conclure sur le niveau de radioactivité. De plus le design expérimental est fait de sorte à ce qu'on ne se serve que d'individus matures et homogènes pour l'étude et on fait la recherche de facteurs confondants comme le signe de maladie.
On note dans un premier temps le fait que cette étude est réalisée sur un très petit nombre d'individus, avec un petit nombre de lacs pour chaque catégorie (référence, moyenne et haute dose).
Si on oublie cela le design de l'étude semble plutôt solide: on fait l'effort d'échantillonner beaucoup de variables dans chaque lac (pH, T°, conductivité, oxygène dissous, nutriments, concentrations Na, Mg, S, K,Ca, As, Sr, Cd, Cs, Pb et U) pour avoir une idée de facteurs environnementaux confondants au lieu de simplement conclure sur le niveau de radioactivité. De plus le design expérimental est fait de sorte à ce qu'on ne se serve que d'individus matures et homogènes pour l'étude et on fait la recherche de facteurs confondants comme le signe de maladie.
Ce que cet article apporte au débat
Ce papier apporte une vision à l'échelle transcritpionelle des effets des radiations. En effet il montre que les individus soumis à une exposition chronique semblent avoir développé des mécanismes d'adaptation pour maintenir la reproduction face aux radiations. Il est montré que les populations irradiées ont connu une adaptation de plusieurs manières : changements épigénétiques (méthylations), métaboliques et même dans les mécanismes de réparation de l'ADN.
Ces adaptations sont quand même accompagnées d'un retard de maturation des gonades, ce qui montre que la reproduction est coûteuse dans un contexte d'exposition chronique supposant un effet plutôt délétère de l'exposition chronique à de faibles doses de radiation.
Ce papier apporte une vision à l'échelle transcritpionelle des effets des radiations. En effet il montre que les individus soumis à une exposition chronique semblent avoir développé des mécanismes d'adaptation pour maintenir la reproduction face aux radiations. Il est montré que les populations irradiées ont connu une adaptation de plusieurs manières : changements épigénétiques (méthylations), métaboliques et même dans les mécanismes de réparation de l'ADN.
Ces adaptations sont quand même accompagnées d'un retard de maturation des gonades, ce qui montre que la reproduction est coûteuse dans un contexte d'exposition chronique supposant un effet plutôt délétère de l'exposition chronique à de faibles doses de radiation.
Remarques sur l'article
Nous parle bien du débat en début d'étude sur le fait que certaines études sont en faveurs d'effets de l'exposition chronique à de faibles doses de radioactivité alors que d'autres non. Montre que c'est un débat où il y a encore besoin de recherche (première fois qu'on s'intéresse à l'effet de l'exposition à des radiations sur le transcriptome des poissons exposés dans leur milieu naturel et non au laboratoire).
Nous parle bien du débat en début d'étude sur le fait que certaines études sont en faveurs d'effets de l'exposition chronique à de faibles doses de radioactivité alors que d'autres non. Montre que c'est un débat où il y a encore besoin de recherche (première fois qu'on s'intéresse à l'effet de l'exposition à des radiations sur le transcriptome des poissons exposés dans leur milieu naturel et non au laboratoire).
Dernière modification il y a plus de 5 ans.