Laboratoire de radiotoxicologie et radiobiologie expérimentale (LRTOX)

Laboratoire de radiotoxicologie et radiobiologie expérimentale (LRTOX)

Le Laboratoire de Radiotoxicologie et Radiobiologie Expérimentale (LRTOX) est implanté à Fontenay-aux-Roses, en région parisienne. Dirigé par Dmitry Klokov, il comprend 7 chercheurs couvrant diverses spécialités comme la biologie, les neurosciences, la cancérologie, la data science et 4 techniciens spécialisés en biologie moléculaire et cellulaire, histologie, radiochimie. Il accueille régulièrement des doctorants, post-doctorants et stagiaires. 

Le LRTOX s’intéresse aux effets biologiques des expositions chroniques ou aiguës à de faibles doses de rayonnements ionisants. 

Photo : laboratoire de radiotoxicologie et radiobiologie expérimentale (LRTOX) - © Médiathèque IRSN

Contexte

Pour organiser la gestion du risque radiologique sur le volet médical et sanitaire, la connaissance des effets des rayonnements ionisants sur la santé des populations est indispensable. 

Le système de radioprotection dans le domaine des faibles doses repose principalement sur les connaissances scientifiques acquises grâce aux études épidémiologiques. Ces études établissent des liens associatifs entre l'exposition et la maladie mais la manière dont l'exposition à de faibles doses de rayonnements ionisants provoque des maladies reste largement méconnue. Aussi, pour consolider la robustesse du système de radioprotection, il est nécessaire de comprendre les fondements mécanistiques conduisant à des effets sur la santé. 

Dans ce contexte, les activités de recherche du LRTOX visent à développer les connaissances sur les réponses biologiques aux rayonnements ionisants et sur la manière dont ces réponses peuvent conduire à des résultats sanitaires à long terme. Nous étudions plus particulièrement les effets sur :

  • les systèmes cardiovasculaire et cérébrovasculaire ;
  • le système nerveux central ;
  • le cancer du côlon ;
  • les effets transgénérationnels sur la santé.

Certaines études de LRTOX portent sur les effets de la co-exposition à d'autres facteurs de risque pour la santé, tels que les aérosols toxiques, les régimes alimentaires riches en graisses et le stress physiologique. Enfin, nous développons et utilisons des approches de biologie des systèmes et d'apprentissage automatique pour analyser les données complexes générées.

Axes de recherche

Notre travail s'articule autour de quatre axes de recherche et d'un domaine de recherche méthodologique

  • Les études épidémiologiques conduites sur les expositions à de faibles doses de rayonnements ionisants sur des populations variées (travailleurs du nucléaire, populations vivant en territoires contaminés, survivants d’un cancer du sein ou d’un lymphome de Hodgkin) ont montré une hausse des maladies cardiovasculaires à long terme (insuffisance cardiaque, troubles du rythme et de la conductance, maladies de la circulation).

    Cependant, les preuves biologiques restent rares pour conclure à une relation de cause à effet.
    Dans ce contexte, l’objectif du LRTOX est de mieux comprendre la réponse du système cardiovasculaire à des expositions chroniques ou aiguës dans des gammes de doses faibles à modérées. Pour cela, nous utilisons des approches expérimentales pour l’étude des pathologies qui touchent les vaisseaux de grands et de petits calibres, mais également les atteintes cardiaques qui pourraient être la cause des symptômes répertoriés dans les études épidémiologiques.

    Notre approche intégrative comprend des études fonctionnelles cardiaques sur des modèles murins (par échodoppler, ECG, suivi de diamètre aortique…) et des études de caractérisation tissulaires, cellulaire et moléculaire du cœur et des vaisseaux. 

    Projets en cours : 

    • VASCO-D-Gamma : étude des effets des rayonnements ionisants sur la microvascularisation du cerveau et du cœur et les conséquences physiologiques à long terme (bénéficiant d’un financement d’EDF).
    • SIROCCO : étude de l'effet de la co-exposition au stress et à la contamination chronique au Cs-137 sur des maladies cardiovasculaires (athérosclérose) et cérébro-vasculaires.
    • CREDO : étude des effets de doses faibles à modérées de rayonnements gamma (exposition externe corps entier) sur le développement de pathologies cardiaques et de troubles du rythme cardiaque.
    • RADIOMÉTRY : étude sur les effets secondaires potentiels de la radiothérapie du cancer du sein plus particulièrement les troubles du rythme.
  • Expositions professionnelles

    L’étude des facteurs de risques d’expositions professionnelles en lien avec les activités nucléaires montrent que la principale cause de contamination inhérente à ces activités est l’inhalation de polluants particulaires dont le cerveau est une cible directe.

    Actuellement, les études su LRTOX portent sur un contaminant émergent, le tungstène, qui pourrait être source d’exposition des travailleurs lors d’opération de démantèlement ou d’accidents. 

    Notre approche intégrative comprend des études de caractérisation tissulaires, moléculaires du cerveau, des dosages ICP-MS, qui nous permettent d’évaluer à court et moyen terme les risques de co-exposition à différents stresseurs sur le cerveau.

    Projet en cours :

    • Projet SPRINT : étude des effets cérébraux d’une exposition chimique à l’inhalation de particules de tungstène seules ou associées à une exposition radiologique à de faibles doses de rayonnements gamma.

    Expositions médicales pédiatriques

    Des millions de scanners sont pratiqués chaque année dans le monde, y compris en pédiatrie, majoritairement pour l'exploration de la tête. La neuroradiologie interventionnelle joue également un rôle central dans le diagnostic de certaines pathologies chez l’enfant. Ces pratiques apportent un bénéfice considérable en termes de santé publique. Néanmoins, le risque lié à ces actes, nécessitant l’utilisation de rayons X, chez une population sensible avec une longue espérance de vie ne sont pas clairement établis. Dans ce contexte, le LRTOX mène des recherches sur les conséquences neurodéveloppementales de l’exposition cérébrale à des faibles doses de rayonnements ionisants.

    Projet en cours :

    • Projet SCANER : étude du risque d’effets indésirables des scanners pédiatriques sur le système nerveux central en développement et plus précisément l’effet d’une irradiation post-natale du volume cérébral complet ou de zones cérébrales spécifiques, à partir d’un modèle de souriceau. Les interactions du cerveau avec d’autres systèmes (immunitaire, microbien…) sont également considérées dans la description des effets cérébraux radio-induits observés. 
  • Irradiations Médicales et Cancer du Côlon

    L’exposition aux rayonnements ionisants est un facteur de risque connu pour le cancer du côlon (deuxième cause de décès par cancer chez l’homme en France), mais les effets résultant d’expositions diagnostiques à faibles doses sont encore mal caractérisés.

    Projet en cours : 

    • Projet MICCA : Evaluer les risques de cancer du côlon lié aux expositions médicales en participant au développement d’un modèle intégré de réponse cellulaire et moléculaire aux faibles doses de radiations (modèle inductible murin de cancer du côlon et modèle d’organoïdes de côlon visant à récapituler in vitro la carcinogenèse du côlon après irradiation et suivre les mécanismes de prolifération et de différentiation des cellules intestinales).

    Régulations de la transcription et de la traduction après une exposition à de faibles doses de rayonnements ionisants

    L’exposition à de faibles doses de rayonnements ionisants déclenche une cascade d’événements moléculaires et cellulaires, aboutissant à des effets physiologiques mesurables. La description précise de la chaîne d’événements et de leurs interactions dans des modèles pertinents pour la radioprotection reste encore fragmentaire.

    Projet en cours :

    Le LRTOX étudie in vitro, au niveau cellulaire, les mécanismes mis en œuvre dans la régulation de la transcription et de la traduction, en réponse à une exposition à de faibles doses de rayonnements ionisants, ainsi que ceux impliqués dans la réparation de l’ADN. La modélisation de l’ensemble de ces données grâce à des méthodes de biologie des systèmes permettra de développer un modèle intégré de réponse aux faibles doses de rayonnements ionisants et pourra contribuer à l’élaboration de réseaux Adverse Outcome Pathway (AOP) pour la radioprotection

  • Le risque pour les générations futures des expositions aux rayonnements ionisants est une problématique qui pose de nombreuses questions de radioprotection. S’il existe de des données scientifiques sur la génotoxicité des fortes doses de rayonnements ionisants, peu d’informations épidémiologiques ou expérimentales sont disponibles pour des doses faibles, comme celles reçues par la population lors d’examens médicaux diagnostiques ou dans des environnements contaminés par l’activité humaine (ex : accident, exploitation minière ou industrielle). Parmi les différentes situations d’exposition à risques d’effets transmissibles aux générations à venir, la période de vie intra-utérine s’avère être particulièrement sensible et sujette au développement d’anomalies congénitales.

    Projet en cours :

    • Projet Influence : étude visant à comprendre et estimer l’importance des effets des faibles doses et faibles débits de doses sur la descendance et les générations suivantes, en s’intéressant à l’impact métabolomique d’une exposition in utero à faibles doses de rayonnements ionisants sur le développement d’anomalies épigénétiques et leurs incidences dans le développement de vulnérabilités métaboliques et physiologiques à longs termes, sur les générations suivantes.
  • La biologie des systèmes est une discipline qui explore de grandes quantités de données à l'aide de divers algorithmes statistiques, mathématiques et d'intelligence artificielle ou de leurs combinaisons. Dans cet axe, nous utilisons différentes approches en fonction des ensembles de données et des questions scientifiques posées. 
    Ces approches sont utilisées à des degrés divers dans plusieurs projets décrits ci-dessus et font l’objet de projets spécifiques.

    Projets en cours :

    Développement de nouveaux algorithmes pour intégrer des ensembles de données multi-omiques (transcriptome et méthylome) et d'autres données biologiques, telles que les profils de cytokines et les scores de tumeurs intestinales. 
    Etude visant à appliquer ces méthodes ou des méthodes similaires à l'analyse d'ensembles de données génomiques et transcriptomiques obtenues à partir de grenouilles arboricoles collectées dans diverses régions radio-contaminées de Tchernobyl, afin de comprendre les effets de l'environnement sur la santé du biote.

Equipements et techniques

  • La plateforme PARISII

Partenariat et réseaux de recherche

Indianapolis University (USA)
Université de McGill (Canada) 
NeuroPSI (Orsay)
CEA (FAR)
CEA IRFM (Cadarache)
INRS (Nancy)
HEGP (Paris) : Projet ARARAT
INRAe 
Université Aix-Marseille 
Université Paris Saclay, CentraSupélec (Gif sur Yvette)
Université Paris Saclay (Chatenay-Malabry)
SCK CEN (Belgique)
IRSN LPMA (Saclay)
IRSN LRAcc (FAR) 
IRSN LRSI (FAR)
IRSN LECO (Cadarache)
IRSN LEPID (FAR)
CNL (Canada)
Université d’Ottawa (Canada)
OIST (Japon)
QST (Japon)

Les chercheurs du LRTOX contribuent aux travaux de divers organismes internationaux, tels que l'UNSCEAR et le HLG-LDR de l'AEN-OCDE. Nous présentons régulièrement nos travaux en tant qu'orateurs et conférenciers invités lors de réunions internationales, telles que la réunion annuelle du NCRP, les ateliers organisés par MELODI, l'ERRS, l'ERPW…

L'équipe

Chef de laboratoire
•    Dmitry Klokov (HDR, ED 2023 Université Paris-Saclay)

Chercheurs
•    Christelle Durand, neurosciences
•    Teni Ebrahimian Chiusa, biologie vasculaire
•    Imène Garali Zineddine, data science
•    Stéphane Grison, biologie
•    Chrystelle Ibanez, neurosciences
•    Virginie Monceau, biologie cardiaque
•    Guillaume Varès (HDR, ED 577 Université Paris-Saclay), cancérologie

Techniciens
•    Florence Bachelot (biologie moléculaire)
•    Chloé Brizais (histologie)
•    Christelle Elie (radiochimie)
•    Céline Gloaguen (biologie cellulaire)

Thèses et publications

Retrouvez toutes les thèses du LRTOX avec HAL 

Plus d'informations

  • Coordonnées

    IRSN

    IRSN/PSE-SANTE/SESANE/LRTOX
    B.P. 17 - 92262 Fontenay-aux-Roses Cedex
    Tél. : +33 (0)1 58 35 72 12