Effects of ionising radiation on bird physiology, phenotype, and fitness in the Fukushima contaminated area of Japan – FREE BIRD

Ce projet s’appuie sur les concepts d’évolution sexuelle liés à la coloration du plumage des oiseaux. Ces derniers font face à un compromis pour l’utilisation de certains pigments colorés : soit dans la régulation de leur stress oxydatif, soit dans la coloration de leurs plumes. En raison de ce compromis et de la couleur vive des plumes chez certaines espèces, il a été proposé que la coloration des plumes puisse avoir évolué en tant que signal sexuel, signalant la qualité des individus à leur partenaire. Les radiations ionisantes conduisant à un stress oxydatif radio-induit, elles sont susceptibles d’altérer le statut oxydatif des oiseaux, entraînant également des conséquences en termes de génotoxicité, d’immunotoxicité et de reprotoxicité. Ce type de réponses biologiques sera mesuré chez les populations d’oiseaux exposées à Fukushima selon un gradient de contamination radioactive.
Une caractérisation fine de la dosimétrie, intégrant expositions interne et externe, permettra d’acquérir des relations dose-réponse robustes.

La première partie du projet a été axée sur la caractérisation a priori du risque encouru par les principales espèces d’oiseaux inféodées à la zone de Fukushima. Dans cet objectif, une cartographie de la dose radiologique est en cours de réalisation, basée sur les cartes publiées par les équipes Japonaises impliquées dans les analyses de la radioactivité dans les sols (campagne du MEXT), ainsi que sur la connaissance des caractéristiques biologiques des différentes espèces d’oiseaux. Elle fera l’objet d’un article dans une revue internationale.
Par ailleurs, une première campagne de terrain a été réalisée au mois de janvier. Elle a permis de choisir les sites de capture, de façon à couvrir un gradient de contamination radioactive correspondant à des débits dose externe allant de 1 à plus de 10 µGy/h, tout en restant dans un périmètre compatible avec les contraintes logistiques et de radioprotection. Les sites sélectionnés sont ainsi localisées au Nord-Ouest de la centrale dans la zone des 100 km (hors zone d’exclusion). Par ailleurs une analyse des niveaux de débits de dose et la pose de dosimètres passifs ont été réalisées. L’hétérogénéité à moyenne distance (km) a été confirmée, en accord avec les relevés déjà disponibles. Une hétérogéneité à courte distance (10 m ou moins), dépendant de la nature du terrain et du couvert végétal, a aussi été notée.
Une seconde mission est prévue au mois d’avril-mai, afin de suivre la période de reproduction des oiseaux. Cette campagne permettra de prélever des échantillons de sang et de plumes chez les oiseaux et d’affiner les mesures de doses. Les échantillons seront ensuite dosés au sein des différents laboratoires impliqués dans le projet, permettant d’établir des courbes dose-réponse robustes. Les dosimètres seront relevés à cette occasion.

Les perspectives finales du projet sont (1) de disposer de paramètres biologiques critiques utilisables comme signaux d’alerte précoces pour la conservation des populations d’oiseaux et (2) de définir les seuils de dose au-delà desquels un effet biologique significatif est observé, avec à terme des applications en termes de protection radiologique des écosystèmes.

Un article est en cours de réalisation présentant la méthode d’établissement de la cartographie a priori du risque radiologique encouru par les principales espèces d’oiseaux ionféodées à la zone de Fukushima. Les résultats obtenus lors de la prochaine campagne de terrain feront également l’objet de plusieurs publications.

We propose to investigate the physiological, behavioural, and fitness effects of chronic exposure to ionizing radiation from the Fukushima nuclear disaster in wild birds from Japan. We will also investigate theoretically the predicted consequences of such effects on the population dynamics of the study species, combining radiotoxic effects at (sub)individual levels observed along the gradient of exposure in the Fukushima area and population modelling based on species life-history traits.
This project will be devoted to 3 bird species, which vary in their reproductive physiology and behavioural ecology. It will use a sampling strategy along a gradient of radiological exposure within the 100-km area, during two major periods: the first plumage molt after the accident and the next breeding period.
We will focus on the effects of radiation exposure on sexual signal expression and reproductive investment in wild birds, by tracking several key physiological factors (e.g. hormone levels, immunity, oxidative stress, genotoxicity and sperm quality). As such, the results will allow us to understand how radiation exposure affects resource allocation (e.g., pigments, antioxidants) between processes linked to survival (immunity, oxidative stress) or reproduction (elaboration of sexual signals, reproductive investment).
Finally, we expect to produce a new set of data on ionising radiation effects in wildlife (birds) realistically exposed under contaminated field conditions. These data will represent a major contribution to be tested against the current ecological protection criteria, those latter being mainly based on data acquired under controlled laboratory conditions. Moreover this project will undoubtedly give new robust knowledge concerning the controversial findings about the ecological consequences of chronic radiation exposure still existing 25 years after the Chernobyl accident.