Effets transgénérationnels des polluants chez les poissons: l'épigénétique et son implication en écotoxicologie – TRACE

L’épigénétique est l’étude des changements héréditaires par mitose et/ou méiose dans la fonction des gènes qui ne peuvent être expliqués par des changements dans la séquence d’ADN. Un des mécanismes épigénétiques les plus étudiés est la méthylation de l'ADN. Cette dernière, qui correspond à l'ajout d'un groupement méthyle sur les bases cytosine, est impliquée dans des fonctions biologiques fondamentales telles que le développement et la différenciation cellulaire. Au cours des dernières années, le rôle et l’implication de mécanismes épigénétiques dans l'étiologie de maladies humaines a reçu une attention particulière. Des études ont en effet montré que les facteurs environnementaux tels que la nutrition, la température ou les polluants peuvent fortement influencer le statut épigénétique des cellules de mammifères. Les changements induits peuvent être à l’origine d’impacts délétères tels qu’une mortalité embryonnaire, l’apparition de cancer, de problèmes de diabète et d'infertilité. Ces changements pourraient même être transmis de générations en générations. Malgré cette prise de conscience, la recherche en épigénétique est étonnamment très limitée en écotoxicologie et à l’heure actuelle la majorité des travaux se borne à des études menées au laboratoire sur des modèles rongeurs et à des expositions réalisées au stade embryonnaire. Les études ayant pour objectif d’évaluer les effets des contaminants sur le statut épigénétique d’espèces non mammifères et pour des expositions à long terme et à faible dose, qui sont écologiquement plus réalistes, font actuellement défaut.
Dans ce contexte, le projet TRACE vise à évaluer l’effet d’une exposition chronique au cadmium (Cd), un métal non essentiel, sur le méthylome de poissons et à déterminer si les modifications épigénétiques induites par cette exposition peuvent être transmises à la descendance, même si cette dernière n’est plus exposée au Cd. Nous proposons d’étudier l’effet du Cd à deux stades de vie, au stade larvaire et au stade adulte (mâle et femelle). En effet, le profil de méthylation de l'ADN des cellules n’est pas constant mais subit des changements précis à différentes étapes de la vie. Encore très peu étudié, si l’exposition à un polluant perturbe les événements de reprogrammation des marques épigénétiques à certaines étapes clés de la vie d’un animal ou si elle induit des erreurs, ces défauts de méthylation pourraient non seulement impacter le développement des organismes (embryogenèse) mais également les capacités de reproduction des adultes. A l’aide d’une approche haut-débit et sans a priori, le méthylome des larves ainsi que des gonades, du cerveau et du foie d’adultes témoins et exposés au Cd sera déterminé. Par la suite, la transmission potentielle d’erreurs épigénétiques sera étudiée sur trois générations successives non exposées en mesurant le niveau de méthylation d'un nombre limité de gènes judicieusement sélectionnés. Afin d'étudier les impacts associés à l’échelle de l’individu et de la population, divers indicateurs d’état de santé seront déterminés à chaque génération et à chaque stade de développement. Ainsi, nous suivrons le succès d'éclosion et le taux de mortalité au stade embryonnaire. Au stade larvaire, nous proposons de mener des analyses comportementales et anatomopathologiques. Au stade adulte, le succès de la reproduction, le sex-ratio, la croissance et l'état d’embonpoint des poissons seront suivis. Un objectif corollaire sera de tester un effet des marques épigénétiques induites par le Cd sur la plasticité des individus.
Ce projet, associant une approche épigénétique et écotoxicologique, a ainsi pour objectif d’apporter des données fondamentales et originales sur (i) les modifications épigénétiques et phénotypiques induites par un stress chronique, (ii) l’héritabilité de ces modifications et (iii) sur les mécanismes impliqués dans la réponse des organismes et/ou dans l’étiologie de maladies chroniques face à une exposition long terme.