La catastrophe de Tchernobyl en 1986 a créé un environnement hautement radioactif, mais des recherches récentes menées par des scientifiques de NYU révèlent que les nématodes de la région ne présentent aucun dommage génomique dû aux radiations chroniques, ce qui suggère leur remarquable résilience. Même si certains animaux de la zone d’exclusion de Tchernobyl présentent des différences physiques et génétiques, cette étude souligne la complexité de la compréhension des effets des rayonnements sur la faune locale et soulève des questions sur la résistance naturelle aux rayonnements ionisants.
L’étude des animaux résistants aux dommages causés à l’ADN pourrait offrir un aperçu des facteurs de vulnérabilité humaine.
L’événement catastrophique survenu à la centrale nucléaire de Tchernobyl en 1986, également connu sous le nom de Tchernobyl, a fait de ses environs l’environnement le plus irradié au monde. Bien que les habitants humains aient été expulsés, une diversité de flore et de faune a réussi à prospérer dans la région, supportant les niveaux de radiation importants qui subsistent depuis près de quarante ans.
Une nouvelle étude menée par des chercheurs de l’Université de New York révèle que l’exposition chronique aux radiations de Tchernobyl n’a pas endommagé le génome des vers microscopiques qui y vivent aujourd’hui. Ce qui ne signifie pas que la région est sûre, préviennent les scientifiques, mais suggère que ces vers sont exceptionnellement résistants.
Ces dernières années, des chercheurs ont découvert que certains animaux vivant dans la zone d’exclusion de Tchernobyl – la région du nord de l’Ukraine située dans un rayon de 30 km autour de la centrale électrique – sont physiquement et génétiquement différents de leurs homologues ailleurs, ce qui soulève des questions sur l’impact des maladies chroniques. rayonnement sur ADN.
Les chercheurs ont enveloppé chaque échantillon de sol ou autre matière organique dans un tissu et ont immergé l’entonnoir sous l’eau. Sur une période d’environ 12 heures, les nématodes migrent à travers les tissus jusqu’au fond de l’entonnoir. Crédit : Sophia Tintori
« Tchernobyl a été une tragédie d’une ampleur incompréhensible, mais nous n’avons toujours pas une grande idée des effets de la catastrophe sur les populations locales », a déclaré Sophia Tintori, associée postdoctorale au département de biologie de NYU et première auteure de l’étude. étude, publiée dans le Actes de l’Académie nationale des sciences (PNAS). « Le changement environnemental soudain a-t-il sélectionné pour espècesou même des individus au sein d’une espèce, qui sont naturellement plus résistants aux rayonnements ionisants ?
Pour approfondir cette question, Tintori et ses collègues se sont tournés vers les nématodes, de minuscules vers dotés d’un génome simple et d’une reproduction rapide, ce qui les rend particulièrement utiles pour comprendre les phénomènes biologiques fondamentaux.
« Ces vers vivent partout, et ils vivent rapidement, ils traversent donc des dizaines de générations d’évolution alors qu’un vertébré typique est encore en train de mettre ses chaussures », a déclaré Matthew Rockman, professeur de biologie à NYU et auteur principal de l’étude.
« J’avais vu des images de la zone d’exclusion et j’avais été surpris par son aspect luxuriant et envahi par la végétation. Je n’avais jamais pensé qu’elle regorgeait de vie », a ajouté Tintori. « Si je veux trouver des vers particulièrement tolérants à l’exposition aux radiations, c’est un paysage qui aurait peut-être déjà été sélectionné pour cela. »
Sophia Tintori, chercheuse à l’Université de New York, mesure les radiations dans la zone d’exclusion de Tchernobyl, où les chercheurs ont collecté des vers à partir de matières organiques, notamment de fruits pourris. Crédit : Matthieu Rockman
Les vers de Tchernobyl
En collaboration avec des scientifiques ukrainiens et des collègues américains, dont le biologiste Timothy Mousseau de l’Université de Caroline du Sud, qui étudie les effets des radiations provoquées par les catastrophes de Tchernobyl et de Fukushima, Tintori et Rockman ont visité la zone d’exclusion de Tchernobyl en 2019 pour voir si les radiations chroniques avaient a eu un impact détectable sur les vers de la région.
Munis de compteurs Geiger pour mesurer les niveaux locaux de rayonnement et d’équipements de protection individuelle pour se prémunir contre les poussières radioactives, ils ont collecté des vers provenant d’échantillons de sol, de fruits en décomposition et d’autres matières organiques. Les vers ont été collectés dans des endroits de la zone présentant différentes quantités de rayonnement, allant de faibles niveaux comparables à ceux de la ville de New York (négligeablement radioactifs) à des sites à fort rayonnement comparables à ceux de l’espace (dangereux pour les humains, mais on ne sait pas si ce serait le cas). dangereux pour les vers).
Sophia Tintori, chercheuse à NYU, dans la zone d’exclusion de Tchernobyl, porte un équipement de protection individuelle pour se protéger contre les poussières et débris radioactifs. Crédit : Matthieu Rockman
Après avoir collecté des échantillons sur le terrain, l’équipe les a amenés au laboratoire de terrain de Mousseau, dans une ancienne résidence résidentielle à Tchernobyl, où ils ont séparé des centaines de nématodes du sol ou des fruits. De là, ils se sont rendus dans un hôtel de Kiev où, à l’aide de microscopes de voyage, ils ont isolé et établi des cultures de chaque ver.
De retour au laboratoire de NYU, les chercheurs ont continué à étudier les vers, ce qui impliquait en partie de les congeler.
« Nous pouvons cryoconserver les vers, puis les décongeler pour les étudier plus tard. Cela signifie que nous pouvons empêcher l’évolution de se produire en laboratoire, ce qui est impossible avec la plupart des autres modèles animaux, et très utile lorsque nous voulons comparer des animaux qui ont connu des histoires évolutives différentes », a déclaré Rockman.
Ils ont concentré leurs analyses sur 15 vers d’une espèce de nématode appelée Oscheius tipulae, qui a été utilisé dans des études génétiques et évolutives. Ils ont séquencé les génomes des 15 O. tipulae vers de Tchernobyl et les a comparés aux génomes de cinq O. tipulae d’autres parties du monde.
Vers collectés dans la zone d’exclusion de Tchernobyl, vus au microscope. Crédit : Sophia Tintori
Un ADN différent, mais pas dû aux radiations
Les chercheurs ont été surpris de constater qu’en utilisant plusieurs analyses différentes, ils n’ont pas pu détecter une signature de dommages causés par les radiations sur le génome des vers de Tchernobyl.
« Cela ne signifie pas que Tchernobyl est sans danger, mais plutôt que les nématodes sont des animaux très résistants et peuvent résister à des conditions extrêmes », a noté Tintori. « Nous ne savons pas non plus combien de temps chacun des vers que nous avons collectés est resté dans la zone, nous ne pouvons donc pas être sûrs du niveau d’exposition exact que chaque ver et ses ancêtres ont reçu au cours des quatre dernières décennies. »
Matthew Rockman, professeur de biologie à l’Université de New York, examine les nématodes au microscope dans un laboratoire de fortune d’un hôtel de Kiev. Crédit : Sophia Tintori
Se demandant si l’absence de signature génétique était due au fait que les vers vivant à Tchernobyl sont exceptionnellement efficaces pour protéger ou réparer leur ADN, les chercheurs ont conçu un système pour comparer la rapidité avec laquelle les populations de vers se développent et l’ont utilisé pour mesurer la sensibilité des descendants de chacun des vers. 20 vers génétiquement distincts présentaient différents types de dommages à l’ADN.
Même si les lignées de vers étaient différentes les unes des autres dans leur capacité à tolérer les dommages à l’ADN, ces différences ne correspondaient pas aux niveaux de rayonnement sur chaque site de collecte. Leurs découvertes suggèrent que les vers de Tchernobyl ne sont pas nécessairement plus tolérants aux radiations et que le paysage radioactif ne les a pas forcés à évoluer.
Ce que les vers peuvent nous apprendre sur notre propre biologie
Les résultats donnent aux chercheurs des indices sur la façon dont la réparation de l’ADN peut varier d’un individu à l’autre – et malgré la simplicité génétique de O. tipulaepourrait conduire à une meilleure compréhension des variations naturelles chez l’homme.
« Maintenant que nous savons quelles souches de O. tipulae sont plus sensibles ou plus tolérantes aux dommages de l’ADN, nous pouvons utiliser ces souches pour étudier pourquoi différents individus sont plus susceptibles que d’autres de souffrir des effets de substances cancérigènes », a déclaré Tintori.
La façon dont les différents individus d’une espèce réagissent aux dommages causés à l’ADN est une priorité pour les chercheurs en cancérologie qui cherchent à comprendre pourquoi certains humains ayant une prédisposition génétique au cancer développent la maladie, alors que d’autres ne la développent pas.
« Réfléchir à la manière dont les individus réagissent différemment aux agents endommageant l’ADN présents dans l’environnement nous aidera à avoir une vision claire de nos propres facteurs de risque », a ajouté Tintori.
Parmi les autres auteurs de l’étude figurent Derin Çağlar et Patrick Ortiz de NYU, Timothy Mousseau de l’Université de Caroline du Sud et Ihor Chyzhevskyi de l’entreprise spécialisée d’État « Ecocentre » en Ukraine. La recherche a été financée par le Instituts nationaux de la santé (ES031364, ES029930, GM141906, P40 OD010440), Damon Runyon Cancer Research Foundation (DRG-2371-19), Samuel Freeman Charitable Trust et la Fondation Zegar.
