Faibles doses - Radioécologie LA THÉORIE DEB pour comprendre lesies effets des FAIBLES DOSES CHRONIQUES sur le vivant Les risques pour la santé et l’environnement résultant d’expositions à de faibles doses de stresseurs (radioélément GLO, radionucléides GLO, polluants chimiques) ne sont pas encore suffisamment caractérisés, alors que la société montre des préoccupations à leur égard. L’IRSN s’est attaché, à travers plusieurs thèses, à paramétrer la théorie du budget énergétique dynamique (DEB) vis-à-vis d’espèces représentatives de la biodiversité environnementale, afin de tester l’existence d’une transmission de dommages au fil des générations et de mettre en évidence des biomarqueurs, signaux précurseurs des effets toxiques après une exposition chronique à de faibles doses. Dans une première phase, cette théorie a été appliquée pour une exposition à de l’uranium, en vue de l’élargir à d’autres types d’expositions, notamment à de faibles doses de rayonnements externes. L’uranium est un composé qui peut être rejeté dans les effluents des installations du cycle du combustible nucléaire ou autour des anciens sites miniers, ce qui a motivé un ensemble de travaux de l’IRSN sur sa toxicité et son écotoxicité. Les acquis mettent notamment en évidence la prédominance de la toxicité chimique – en tant que métal lourd – de ce radioélément, permettant de faciliter les travaux expérimentaux en utilisant de l’uranium appauvri (1). Afin de progresser dans la connaissance de l’effet des faibles doses en exposition chronique, l’IRSN a conduit trois thèses d’approfondissement des effets générationnels sur des espèces d’invertébrés (présentant un cycle de reproduction rapide). Il s’agissait de tester l’existence d’une transmission de dommages et d’une aggravation des effets au fil des générations et à mettre en évidence des biomarqueurs, signaux précurseurs des effets toxiques. Une des approches employées par les trois doctorants repose sur la théorie du Budget Energétique Dynamique ou DEB GLO, communément utilisée en écologie et en écotoxicologie des polluants non radioactifs (métaux, pesticides, etc.). Cette approche permet d’analyser le fonctionnement métabolique d’organismes de leur naissance à leur mort et permet in fine d’étudier l’effet de stresseurs sur la dynamique d’une population. Elle est fondée sur une description simple mais réaliste de la façon dont un organisme utilise l’énergie issue de la nourriture pour réaliser ses fonctions biologiques majeures. Sa version appliquée à l’écotoxicologie, le DEBtox, permet de comprendre les effets d’un toxique sur les organismes en observant les perturbations sur la survie, la croissance et la reproduction et en identifiant les processus métaboliques affectés. Concrètement, les différents processus biologiques ainsi que leurs interactions au sein des organismes, sont décrits dans un modèle informatique, paramétré à l’aide des données expérimentales (proportion de survivants, taille, ponte), acquises au fil de la vie d’organismes témoins (non exposés) ou exposés à différentes concentrations du polluant étudié. Comparativement aux approches statistiques communément utilisées, cette modélisation dite mécanistique ouvre la voie à des extrapolations robustes (vers d’autres temps d’exposition, d’autres concentrations d’exposition, d’autres espèces) sans avoir à multiplier les expériences. Les espèces étudiées par l’IRSN, le ver nématode Caernorhaditis elegans et le crustacé d’eau douce Daphnia magna, sont représentatives des écosystèmes terrestre et aquatique. Elles ont été choisies pour leurs cycles de vie courts (respectivement 3 et 10 jours) permettant de mener des études sur plusieurs générations dans un laps de temps de quelques semaines. Déclin de la croissance et de la reproduction Une première thèse, soutenue par Sandrine Massarin fin 2010, a mis en évidence que l’assimilation de la nourriture est inhibée pour les AVANCÉES DE LA RECHERCHE le Ineris UMR 7 294 de l’université de la Méditerranée ; UMR 5805 de l’université de Bordeaux CONTACTS Frédéric Alonzo frederic.alonzo @irsn.fr Jean-Marc Bonzom jean-marc.bonzom @irsn.fr Laboratoire d’écotoxicologie des radionucléides - Leco(1) Pour leurs recherches, les scientifiques utilisent de l’uranium appauvri qui est produit lors de l’enrichissement et du retraitement de l’uranium, principal combustible des réacteurs nucléaires. Il est 40% moins radioactif que l’uranium naturel et sa toxicité chimique en tant que métal lourd est comparable à celle de l’uranium naturel. La toxicité chimique de l’uranium appauvri est considérée comme plus dangereuse pour l’environnement que sa toxicité radiologique. Aktis n°20 – avril-juin 2015 3