Caractérisation des mécanismes moléculaires de la reprotoxicité radioinduite chez Caenorhabditis elegans

Wildlife is chronically exposed to various sources of ionizing radiations, either environmental or anthropic due to nuclear energy use, which can induce several defects in organisms. In invertebrates, reproduction, which directly impacts population dynamics, was found to be the most radiosensitive individual endpoint. Understanding the underlying molecular pathways inducing this reproduction decrease can help to characterize early effects and to understand species radiosensitivity. This type of data can be structured through the AOP (Adverse Outcome Pathway) framework in order to causally link molecular initiating events to adverse outcomes at different biological levels of organization and to compare with other toxicants (exposome). This thesis aimed to decipher the molecular determinants of reproduction decrease (broodsize decrease, no observed hatching default) in the hermaphroditic soil invertebrate Caenorhabditis elegans, after chronic exposure to gamma radiations. Several pathways and biological processes were investigated (lipid metabolism, sex determination and stress-response) to determine the molecular initiating- and key- event(s) of observed reproduction decrease. A life-stage dependent approach was adopted to identify the timing of occurrence and early mechanisms of reprotoxic effects. Our results showed that reprotoxic effects are life stage dependent and intertwined with the regulation of lipid metabolism by the germline and the soma. Moreover, we showed how both gametes (spermatozoa and oocytes) are affected by different radio-induced response pathways and unevenly contribute to the broodsize decrease. These results will contribute to build an AOP scheme, to causally link the observed effects leading to reproduction decrease, and eventually improve environmental risk assessment.Dans l’environnement, les organismes sont chroniquement exposés à diverses sources de rayonnements ionisants, qu'elles soient naturelles ou anthropiques en raison de l'utilisation de l'énergie nucléaire, qui peuvent induire plusieurs changements dans les fonctions biologiques des organismes. Chez les invertébrés, la reproduction, qui a un impact direct sur la dynamique des populations, s'est avérée être le paramètre individuel le plus radiosensible. La compréhension des voies moléculaires sous-jacentes induisant cette diminution de la reproduction peut aider à caractériser les effets précoces et à comprendre la radiosensibilité des espèces. Ce type de données peut être structuré dans le cadre de l'AOP (Adverse Outcome Pathway) afin d'établir un lien de causalité entre les événements initiateurs moléculaires et les effets indésirables à différents niveaux d'organisation biologique et de les comparer avec d'autres toxiques (exposome). Cette thèse visait à comprendre les déterminants moléculaires de la diminution de la reproduction (diminution de la taille de ponte) chez l'invertébré hermaphrodite du sol Caenorhabditis elegans, après une exposition chronique aux rayonnements gamma. Plusieurs voies et processus biologiques ont été étudiés (métabolisme des lipides, détermination du sexe et réponse au stress) afin de déterminer le ou les événements moléculaires initiateurs et les étapes clés de la diminution de la reproduction observée. Une étude en fonction du stade de vie a été développée pour identifier le moment de l'apparition et les mécanismes précoces des effets reprotoxiques. Nos résultats montrent que les effets reprotoxiques dépendent du stade de vie et sont liés à la régulation du métabolisme des lipides par la lignée germinale et la lignée somatique. De plus, nous avons montré comment les deux gamètes (spermatozoïdes et ovocytes) sont affectés par différentes voies de réponse radio-induites et contribuent de manière inégale à la diminution de la taille de ponte. Ces résultats contribueront à l'élaboration d'un schéma AOP, c'est à dire l'établissement d'un lien de causalité entre les effets observés à différentes échelles biologiques conduisant à une diminution de la reproduction, et finalement à l'amélioration de l'évaluation des risques environnementaux