Une étude de cas sur l'évaluation des effets combinés du rayonnement gamma et de l'uranium appauvri sur le saumon de l'Atlantique a été menée afin de proposer une approche conceptuelle pour l'évaluation des effets combinés à l'aide de données d'expression génique globales. L'article a été sélectionné comme le meilleur article de toxicologie en 2018 par la Société norvégienne de pharmacologie et de toxicologie (NSFT). Crédit : Institut norvégien de recherche sur l'eau (NIVA)
Comme le nombre de nouveaux produits chimiques utilisés dans l'industrie, produits alimentaires et de consommation est en constante augmentation, il en va de même pour le rejet chimique dans l'environnement, et le besoin de comprendre les effets néfastes des mélanges chimiques devient de plus en plus urgent. En outre, les produits chimiques peuvent agir en combinaison avec des facteurs de stress non chimiques (p. radiation, Température, pH, etc.) pour produire des effets de stress multiples inattendus. Même si la concentration ou la dose de chaque facteur de stress peut être faible dans l'environnement, le potentiel d'effets nocifs du mélange de facteurs de stress inquiète les chercheurs depuis des années. Personne n'a encore été pleinement en mesure de prédire les effets de multiples facteurs de stress; mais un nouveau concept et une nouvelle approche développés par des chercheurs de l'Institut norvégien de recherche sur l'eau (NIVA) sont probablement un pas dans la bonne direction.
« Comprendre comment les facteurs de stress à faibles concentrations ou doses interagissent les uns avec les autres, et comment l'interaction affecte un organisme, a été un énorme défi. Comme première étape pour y répondre, nous avons développé une approche pour démêler les interactions des facteurs de stress au niveau moléculaire, ", explique le chercheur You Song de la NIVA.
L'approche a été développée par Song et ses collègues de NIVA, l'Université norvégienne des sciences de la vie et l'Université de Gand. En plus de cette nouvelle approche, l'équipe de recherche a également proposé un nouveau flux de travail pour utiliser au maximum les données génomiques à haute teneur (HC) pour comprendre les effets cocktail des facteurs de stress environnementaux :
« La nouvelle approche permettra de révéler plus facilement les interactions potentielles entre les facteurs de stress. De telles informations sont cruciales pour l'évaluation des risques cumulatifs des facteurs de stress chimiques et non chimiques, qui est la base de l'évaluation des risques cumulatifs et de la prise de décision réglementaire, ", explique Song.
Lier l'exposition aux gènes et aux fonctions biologiques
Pour leur étude, Song et ses collègues ont exposé le saumon de l'Atlantique aux rayonnements gamma et à l'uranium appauvri, et ils ont étudié les effets sur l'expression des gènes dans le foie de poisson. Ils ont découvert que plus de 3000 gènes étaient exprimés de manière différentielle chez les poissons exposés et étaient capables de lier certains des gènes exprimés différemment à certaines fonctions biologiques comme la réponse au stress oxydatif, Dommages à l'ADN, la cancérogenèse et d'autres voies de toxicité.
Effets biologiques des rayonnements gamma et de l'uranium. Crédit :You Song, NIVA
- Nous avons obtenu des résultats intéressants lorsque nous avons étudié l'expression des gènes. Par exemple, pour certains gènes, la combinaison du rayonnement gamma et de l'exposition à l'uranium conduit à des modifications synergiques de l'expression des gènes, même si les deux expositions prises individuellement n'ont pas entraîné de modification significative du même gène, La chanson explique.
"Des découvertes comme celle-ci - et toutes les autres données obtenues à partir de l'analyse de l'expression génique - sont des pièces de puzzle que nous pouvons utiliser pour mieux comprendre le mécanisme derrière la façon dont les facteurs de stress, et l'interaction entre les facteurs de stress, potentiellement conduire à certains effets indésirables, " dit Knut Erik Tollefsen, chercheur principal à la NIVA.
Des molécules à la population
Malgré des résultats prometteurs, la méthode développée par Song et ses collègues ne peut encore être utilisée que pour interpréter les effets toxiques au niveau moléculaire. Mais Song pense que de meilleures approches pour l'extrapolation entre les effets génomiques et organismes seront développées dans un proche avenir, de sorte qu'il puisse être utilisé pour prédire les multiples effets des facteurs de stress également au niveau de l'organisme ou de la population.
"Il faut moins d'expérimentations animales à l'avenir. Utilisation d'approches alternatives telles que la toxicogénomique, Le criblage à haut débit in vitro (HTS) et les modèles de prédiction informatique promettent de répondre à cette exigence, " conclut You Song.
