Étude des effets de l'eau tritiée sur les stades de développement précoces chez le poisson zèbre (Danio rerio) : caractérisation des modes d'action

​Caroline Arcanjo a soutenu sa thèse le 30 octobre 2018 à Cadarache.

Les écosystèmes sont naturellement exposés aux rayonnements ionisants. À cette exposition naturelle s’ajoutent les activités anthropiques liées notamment à la production d’électricité, la médecine nucléaire ou l’armement. Le tritium fait partie des radionucléides rejetés en fonctionnement normal par les centres de production d’électricité et les centres de traitement des combustibles. Il est principalement rejeté sous forme d’eau tritiée (HTO) et intègre le cycle de l’eau, ce qui le rend particulièrement mobile au sein des écosystèmes. Des études ont mis en évidence les effets développementaux et reprotoxiques du tritium chez des vertébrés et invertébrés aquatiques. Peu d’entre elles, en revanche, se sont penchées sur les effets moléculaires. Dans ce contexte, l’objectif principal de cette thèse est de caractériser les modes d’action toxiques de l’eau tritiée via l’utilisation des stades embryo-larvaire du poisson-zèbre (Danio rerio), un organisme modèle en écotoxicologie.

Deux débits de dose, 0,4 et 4 mGy/h, ont été testés pour des expositions allant jusqu’à 168h pour caractériser l’internalisation et 96h pour évaluer les effets. La première étape de ce travail a permis de mettre au point un protocole robuste pour la mesure de l’activité dans les organismes. Les résultats acquis via ce protocole ont mis en évidence que l’internalisation de l’HTO est un phénomène rapide. De plus, ce protocole a permis la discrimination des formes de tritium libre dans les tissus (TFWT) et lié à la matière organique (TOL). Enfin, il a permis de calculer la dose absorbée pour les différents stades de vie utilisés, étape importante pour relier les effets observés au débit de dose reçu pour l’évaluation du risque environnemental.

La seconde partie de la thèse se focalise sur les effets à différents niveaux d’organisation biologique allant de la molécule à l’individu. À l’échelle moléculaire, une analyse transcriptomique haut débit (RNAseq) a mis en évidence la modulation de gènes impliqués dans la contraction musculaire et le développement de l’oeil pour des oeufs à 24hpf (heure post-fécondation). Il est intéressant de noter que ces gènes sont sur-exprimés à 0,4 mGy/h et sous-exprimés à 4 mGy/h, suggérant des effets compensatoires et des effets de protection via potentiellement la compaction ciblée de la chromatine. Une sur-expression de gènes impliqués dans le cycle circadien et la réponse au stress oxydant a également été mise en évidence chez les larves à 96hpf. Pour les deux stades, la sur-expression de certains gènes impliqués dans la réparation des dommages à l’ADN a également été mise en évidence. Pour faire le lien entre les effets observés au niveau moléculaire et les effets observés à des niveaux d’organisation supérieurs, des analyses aux échelles tissulaires et individuelles ont été réalisées. Les résultats montrent quelques altérations au niveau des fibres musculaires chez les larves à 96hpf pour les deux débits de dose. Les larves à 96 hpf ont également montré une diminution significative de leur vitesse de nage par rapport aux témoins après exposition à 0,4 mGy/h. Ces analyses, plus pertinentes d’un point de vue écologique ont permis de mettre en évidence des effets différents de l’exposition à l’HTO entre les deux débits de dose.

Dans l’ensemble, ces travaux ont permis de mieux appréhender les cinétiques de transfert du tritium et de caractériser la dose absorbée pour les organismes utilisés. Ils ont également permis de mieux comprendre les modes d’action toxique du tritium via l’analyse moléculaire.