Les effets sur les cellules souches d'une exposition à faible dose aux rayonnements
Des études épidémiologiques ont apporté de nombreuses informations sur l'impact des rayonnements ionisants sur les risques de cancer. Les données ont été obtenues auprès de survivants des bombardements atomiques d'Hiroshima et Nagasaki, ou de personnes ayant été exposées à des rayonnements pour des raisons professionnelles, médicales et environnementales. Toutefois, l'impact sur la santé de rayonnements à faible dose est incertain et s'appuie largement sur des extrapolations à partir d'une exposition plus importante aux rayonnements, et non sur une compréhension complète des réponses biologiques des cellules souches, à partir desquelles les cancers se développent. Des recherches sont nécessaires pour faire en sorte que le modèle d'extrapolation utilisé pour déterminer les risques reflète avec précision tous les mécanismes biologiques sous-jacents. Les cellules souches ont une durée de vie importante dans le corps. Elles régulent la régénération homéostatique des tissus et peuvent subir des dommages génotoxiques. Elles peuvent acquérir des erreurs irréversibles dues à des facteurs extrinsèques tels que les rayonnements ionisants ou à un dommage intrinsèque de l'ADN. Un tel dommage déclenche généralement l'apoptose, la sénescence ou une transformation pouvant conduire au cancer. Le projet RISK-IR, financé par l'UE, a abordé ce problème en appliquant les connaissances actuelles et passées de la biologie des cellules souches, et en utilisant des technologies de pointe pour étudier l'effet des rayonnements ionisants à faible dose (<100 mGy) et au débit de dose (<6 mGymin-1) sur différents types de cellules souches. Pour effectuer ses travaux, le consortium a utilisé différents systèmes de modèle expérimental, y compris des cellules humaines et des souris. « Les études menées avaient pour vocation d'aider à comprendre les mécanismes de la cancérogénèse liée aux rayonnements, et étaient applicables à toutes les espèces, y compris aux humains», explique Simon Bouffler, coordinateur du projet. Des modèles de cellule souche dévoilent les effets de rayonnements à faible dose Lors de l'exposition à des rayonnements à faible dose, les chercheurs ont observé une hypersensibilité de certaines cellules souches associées à la réponse au stress oxydatif et au métabolisme énergétique. Dans les cellules souches hématopoïétiques humaines et de la souris, l'exposition à des rayonnements ionisants à faible dose a affecté la fonction cellulaire et eu un impact à long terme dû à des déficits au niveau du renouvellement des cellules souches. Par contre, les cellules souches de la peau se sont avérées résistantes à de faibles doses de rayonnement, même durant les études de suivi organisées quelques années après l'exposition. L'équipe du projet RISK-IR a étudié les cellules souches mésenchymateuses de la moelle osseuse humaine qui, compte tenu de leur capacité à se différencier en os, cartilage et graisse, favorisent l'hématopoïèse et contribuent à l'homéostasie du corps. Elle a identifié une réponse aux rayonnements liée à l'âge et une capacité de réparation de l'ADN directement liées à l'état du cycle des cellules souches mésenchymateuses. Poussant plus loin ces investigations sur des modèles murins prédisposés au cancer, l'équipe a observé un lien entre un rayonnement à faible dose et le carcinome basocellulaire. Des observations contraires ont été faites pour le carcinome épidermoïde, suggérant un effet spécifique au tissu de l'exposition au rayonnement. Grâce à l'utilisation de modèles de cellules souches pluripotentes induites, les chercheurs ont observé qu'une irradiation à haute dose empêchait la reprogrammation in vitro, tandis que l'exposition à des doses plus faibles pourrait avoir un effet inhibiteur. Par ailleurs, des facteurs sécrétés tels que l'interleukine (IL-6) semblent favoriser la reprogrammation. L'étude de la réponse aux dommages à l'ADN causés par un rayonnement à faible dose dans les cellules souches embryonnaires a dévoilé un effet variable selon le temps et la dose, étroitement lié aux radicaux réactifs de l'oxygène. L'impact sur la sécurité Les rayonnements ionisants ont de nombreuses utilisations en médecine et dans l'industrie, et l'exposition est parfois inévitable. «Nous devons nous assurer que nos résultats clés seront communiqués et reconnus par les principales organisations mondiales de normalisation/vérification parmi lesquelles figurent le Comité scientifique des Nations Unies pour l'étude des effets des rayonnements ionisants et la Commission internationale de protection radiologique. La quantification du risque à faibles doses de rayonnement est essentielle pour la protection contre le rayonnement. En conséquence, les résultats du projet RISK-IR contribueront au développement de modèles de projection des risques réalistes d'un point de vue biologique. Fait important, ils viendront compléter la preuve scientifique et aideront à formuler les directives futures sur l'exposition aux rayonnements en trouvant l'équilibre entre les avantages et les risques des rayonnements ionisants.
Mots‑clés
Rayonnement, cellules souches, RISK-IR, MSC, réponse aux dommages de l'ADN
