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Nos projets

Projets HEMI-BREAKS

Contexte : Les métaux lourds sont abondamment utilisés dans un certain nombre d’activités industrielles comme l’exploitation minière et la métallurgie. Dans les pays développés, ils sont également employés dans la fabrication d’engrais, de peinture, de cigarettes et de batteries ainsi que dans des produits plus récents comme les portables et les CD/DVD. A ce jour, ils représentent un problème de santé publique pour deux raisons majeures: 1) la toxicité qu’ils peuvent produire chez l’homme et l’écosystème, 2) l'augmentation du risque de cancer que des expositions répétées peuvent provoquer. Malgré le nombre considérable de données accumulées, les bases cellulaires et moléculaires de la toxicité et/ ou de la cancérogénicité des métaux lourds restent à déterminer. Aujourd'hui, il y a de plus en plus de preuves sur le fait que les cassures double-brin de l’ADN (CDB) non réparées sont les lésions-clés pour la mort cellulaire et que les CDB mal réparées sont une source d’instabilité génomique menant au cancer. Pourtant, l'exposition aux métaux a été longtemps considérée comme trop faible énergiquement pour produire directement un nombre significatif de CDB. Par conséquent, peu de publications abordent la signalisation et de la réparation des CDB dans les cellules contaminées par des métaux lourds alors que beaucoup d'auteurs se sont focalisés sur l'étude du stress oxydatif. Récemment, nous avons remarqué que certaines espèces chimiques contenant du Pb et du Cd produisent indirectement des CDB survenant quelques heures après exposition en inhibant le mode majoritaire de réparation des CDB chez les mammifères, la réparation par suture (NHEJ). De plus, les cellules de certains patients montrent, à concentration de métal égale, des taux de CDB différents, suggérant une réponse individuelle forte avec des CDB produites par les systèmes biologiques eux-mêmes.

Objectifs : Notre principale hypothèse de travail est qu’une exposition à un stress peu énergétique (comme la contamination avec les métaux lourds) puisse induire de nombreuses cassures de l'ADN notamment à travers les réactions de Fenton généralisées (production de peroxyde d'hydrogène en réponse aux ions métalliques) dont la réparation fautive pourrait aboutir à des CDB non réparées. En particulier, certans métaux pourraient à la fois être inducteurs de CDB mais aussi inhiber leur réparation en modulant le transit cyto-nucléaire de la protéine ATM.  Le projet HEMI-BREAKS consistait à mesurer l'impact biologique des métaux suivants sur des cellules fibroblastiques et endothéliales humaines de référence : Pb, Cd, Fe, Zn, Se, Ni, Cr, Al, Cu sous la forme de 13 espèces métalliques présent dans le milieu de culture pendant 24 h à des concentrations variées. Le projet HEMI-BREAKS qui suivit s'attacha plutôt à analyser les réponses spécifiques à d'autres  types tissulaires notamment les cellules cérébrales. Toutes les expériences seront réalisées avec la technique d'immunofluorescence et des marqueurs de la réparation des CDB.

Principaux résultats: Les projets HEMI-BREAKS ont permis d'obtenir des courbes dites dose-effet où chaque espèce métallique se caractérise par un taux d'induction de CDB par cellule unique. Généralement, plus la concentration en espèce métallique augmente, plus le nombre de CDB non-réparées augmente. Cette augmentation n'est pas forcément proportionnelle à la dose mais évoluer de façon exponentielle. En plus de leur propriété de casser l'ADN, certains métaux ralentissent le transit nucléo-cytoplasmique d'ATM et inhibent la réparation des CDB. De même, certaines types cellulaires à gros cytoplasme volumique apparaissent plus sensibles à la contamination de certains métaux.

Collaborations: Ces projets ont été réalisés avec les Equipes du LRO (CEA- Fontenay-aux-Roses)  et du LRE (IRSN - Cadarache).

Soutiens financiers : Le projet HEMI-BREAKS a été financé par l'Agence Nationale de la Rechrche (ANR) dans le cadre de l'Appel à Projet "Contaminants Environnement et Santé" et le projet HEMI-BREAKS-T qui lui a fait suite a été financé par le Plan Cancer 2 dans le cadre de l'Appel à Projets "Cancer et Environnement".

Acronyme : HEMI-BREAKS est l'acronyme de Heavy Metal - induced breaks (cassures induites par les métaux lourds.

 

     


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