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Enhancing Nuclear Safety


Research

Theses in progress

Contribution of epigenetic processes in the sensitivity and heritability of the response of Caenorhabditis elegans to chronic exposure to ionizing radiation


Host laboratory: Radionuclide Ecotoxicology Laboratory (LECO)

Beginning of the thesis: October 2016

Student name: Rémi GUÉDON


Subject description (in French)
Les espèces vivantes sont continuellement exposées aux rayonnements ionisants issus de phénomènes naturels et des activités anthropiques. Certaines études indiquent que les effets biologiques induits par une exposition chronique à un stresseur peuvent être transmis d'une génération à l'autre. Les travaux réalisés dans notre laboratoire sur C. elegans, ont montré qu'une exposition multigénérationnelle aux rayonnements gamma provoque une diminution de la reproduction, fonction biologique essentielle au maintien des populations et que cet effet persiste chez les descendants non exposés. Cette transmission de phénotype peut être due à des changements génétiques (atteintes du génome) ou épigénétiques (changements héritables et réversibles dans la régulation de l'expression des gènes, sans modifications de la séquence d'ADN).

Cette thèse a pour objectif de définir (1) les mécanismes moléculaires responsables de la diminution de reproduction en irradiation chronique, (2) l'implication des mécanismes épigénétiques dans la transmission d'informations transgénérationnelle.

Quatre générations de C. elegans ont été continuellement exposées, du stade oeuf à jeune adulte, à une dose de 50mGy/h. Cette étude montre une diminution moyenne de la reproduction de 37 %, associée à une augmentation significative de l'expression du gène pré-apoptotique e1g-1, des dommages et de la réparation des cassures doubles brins de l'ADN. Les trois générations non exposées issues de parents irradiés présentent une diminution de la reproduction de 25 %.

La dérégulation de gènes impliqués dans le stress oxydatif et la spermatogenèse, sur les générations continuellement exposées et après arrêt de l'irradiation, laissent entrevoir que des processus épigénétiques peuvent être impliqués dans la transmission du phénotype. Les principales modifications épigénétiques sont : la méthylation de l'ADN en 6 mA, les modifications post-traductionnelles des histones et la contribution des ARNs non codants.

L'utilisation de souches mutantes, privées respectivement d'une enzyme impliquée dans la méthylation de l'ADN et la modification des histones, permet de réduire les effets de l'irradiation sur la reproduction des organismes continuellement exposés ou placés en condition contrôle après exposition parentale. Les processus épigénétiques ciblés semblent donc être impliqués dans la transmission d'informations transgénérationelle.

Pour confirmer cette hypothèse, une approche de criblage haut débit est amorcée. Dans ce cadre, nous avons commencé une analyse d'acides ribonucléiques microRNAs et du transcriptome. Nous envisageons de quantifier les modifications post-traductionnelles de certaines histones ainsi que la méthy1ation du génome.

La finalité de cette approche et de caractériser les modifications génétiques et épigénétiques, leur implication dans la régulation du transcriptome et la réponse au stress, dans le but d'identifier une signature moléculaire de l'irradiation chronique.


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