Les Rapports Isotopiques du Mercure et les biomarqueurs Notch/apoptose : de nouveaux outils à l’interface Environnement - Santé – RIMNES

Le mercure (Hg) est un polluant majeur présent à la fois dans l’atmosphère, sur les continents et dans les océans. Il peut être accumulé et bioamplifié dans la chaîne trophique aquatique et sa principale forme toxique, le monométhylmercure (MMHg), peut y atteindre des concentrations suffisamment élevées pouvant présenter un risque pour la santé humaine. L’objectif principal du projet RIMNES est de proposer des techniques d’études géochimiques et biologiques innovantes permettant de travailler sur une problématique interdisciplinaire entre Environnement et Santé.
Le premier objectif est de comprendre les processus de transformation de Hg dans l’environnement. Très récemment, l’étude de la signature isotopique de Hg a été reconnue comme une technique incontournable pour tracer les processus et les sources de Hg. Nous proposons d’utiliser cette méthode pour analyser des échantillons environnementaux dans deux régions distinctes touchées par des activités polluantes en Hg : 1) Guyane française, dans le bassin de l’Oyapock sur les rives duquel les nombreuses activités d’orpaillage induisent une forte pression environnementale, sociale et économique ; et 2) la province de Guizhou connue comme « la capitale chinoise du mercure ». De fortes concentrations en Hg total dans les cheveux des populations vivant autour des zones précitées, ont été mises en évidence et attribuées à une exposition par l’alimentation (poissons en Guyane française et riz en Chine). Nos récentes études ont démontré que la signature isotopique de Hg dans les cheveux procure des informations qualitatives et quantitatives sur les sources de MMHg provenant de l’alimentation. Une attention particulière sur la chaîne trophique, à travers l’analyse de roches mères, de sédiments, de biofilms, de poissons et de riz consommés par les populations étudiées, permettra de comprendre le fractionnement isotopique avant l’absorption de MMHg par l’être humain. De plus, une étude expérimentale, consistant à alimenter des poissons zèbres en aquarium avec de la nourriture contaminée en Hg inorganique et MMHg, nous permettra de mettre en évidence les fractionnements isotopiques métaboliques de Hg dans les différents organes du poisson (cerveau, foie et muscle).
Le second objectif de ce projet est de comprendre les mécanismes d’action associés à la toxicité des différentes espèces de Hg à la fois chez le poisson et sur des modèles de cellules humaines. La contamination au MMHg sera analysée par des approches génomiques et de biologie cellulaire à partir de poissons élevés en aquarium ou péchés in situ sur l’Oyapock (Guyane française). L’étude se focalisera sur l’expression de groupes de gènes connus pour être associés à des voies de signalisation cellulaires comme la détoxification, le stress oxydatif, l’apoptose ou la voie du récepteur Notch. Cette étude génomique sera accompagnée par la mise au point de lignées cellulaires exprimant la voie Notch dépendante du MMHg. Les biomarqueurs identifiés permettront de mettre en œuvre des tests cellulaires et des profils d’expression génomiques innovants et informatifs dans le but de produire des biotests dans un format haut débit adapté au biomonotoring in situ de la toxicité du MMHg.
L’étude particulière de la voie MMHg/Notch que ce soit chez le poisson ou l’humain est une première. En conséquence, les études génomiques et de biologie cellulaire envisagées permettront d’apporter les premières preuves de l’activation de cette voie par le MMHg sur ces modèles.
Les atouts majeurs de ce projet résident dans : 1) sa méthodologie combinant une étude expérimentale préalable à celle d’échantillons naturels, 2) son originalité dans le couplage de nouvelles méthodes géochimiques et biologiques pour l’étude du traçage des sources de Hg et de ses effets sur les organismes vivants, et 3) son exclusivité, puisque nous sommes la seule équipe reconnue internationalement, à travailler sur le fractionnement isotopique de Hg sur des matrices humaines.