Laboratoire d’Écologie et d’Écotoxicologie des radionucléides (LECO)

Les activités de recherche du laboratoire  s’articulent autour de trois orientations :

Étude des effets des radio-contaminations sur la biodiversité et les fonctions écologiques

Les observations menées à Fukushima et Tchernobyl ont produit des résultats parfois contrastés selon les espèces, les milieux ou les méthodologies mais suggèrent des altérations génétiques et des impacts potentiels sur le fonctionnement des écosystèmes ou la taille des populations. Ces observations appellent à consolider les connaissances scientifiques sur les effets écologiques des rayonnements ionisants, en intégrant la caractérisation de l’éco-exposome (exposition environnementale totale intégrée) auquel les organismes sont confrontés. Trois  axes de recherche sont développés : 

• l’évaluation de l'impact sur des fonctions écologiques majeures en lien avec les services écosystémiques. Dans ce cadre, le LECO développe et met en œuvre des indicateurs de qualité écologique des milieux, notamment par l'utilisation de l'ADN environnemental pour estimer les modifications de la biodiversité ;
• la caractérisation des dynamiques  évolutives et d’adaptation des populations. Pour cela, le LECO s’appuie sur des développements méthodologiques tels que le séquençage à très haut débit (génomique, transcriptomique) pour étudier la génétique des populations d’organismes sauvages en condition post-accidentelle ;
• l'analyse des effets sur la biodiversité intra-spécifique d’organismes sentinelles de l'environnement, tel que la rainette arboricole et les pollinisateurs.

Analyse des liens causaux aux différents niveaux d'organisation biologique

Un enjeu majeur en radioprotection de l’environnement, comme en santé humaine, réside dans la compréhension incomplète des mécanismes par lesquels les expositions chroniques à faibles doses de rayonnements ionisants affectent les processus biologiques essentiels au maintien des populations. Ces expositions, bien que de faibles intensités, peuvent engendrer des perturbations durables et multigénérationnelles, touchant notamment la reproduction, le développement embryonnaire, les fonctions endocriniennes ou encore l’induction d’effets héritables. Ces altérations, souvent subtiles, nécessitent de faire appel à des approches expérimentales à même d’identifier les mécanismes d’action sous-jacents et des développements de modèles numériques permettant de relier les réponses observées aux différents niveaux d’organisation du vivant. Cette approche repose sur l’utilisation d’outils conceptuels comme les Adverse Outcome Pathways (AOP) et les modèles toxicocinétique-toxicodynamique (TKTD), permettant de décrire les liens causaux aux différents niveaux d'organisation biologique, depuis les mécanismes moléculaires initiaux jusqu’aux effets observés à des niveaux biologiques supérieurs (individus, populations). 

Prise en compte du multistress en radioprotection

Le LECO évalue la robustesse des valeurs de référence utilisées pour la radioprotection des espèces non-humaines dans des conditions plus réalistes de stress multiple incluant, les contaminants chimiques, les radiations ionisantes et les facteurs liés aux changements globaux, tels que le réchauffement climatique. Pour aborder cette complexité, le LECO développe des expérimentations en laboratoire permettant de mieux modéliser les interactions toxicologiques, qu'elles soient additives, synergiques ou antagonistes. De plus les investigations en milieux naturels, notamment dans des contextes post-accidentels tels que ceux de Fukushima ou de Tchernobyl, visent à mieux caractériser les effets des rayonnements ionisants dans les écosystèmes, en interaction avec   les autres facteurs environnementaux. 

Le LECO est responsable de l'exploitation scientifique et technique de la plateforme MICADO, (Moyens Intégrés pour la Caractérisation et l’Analyse des écosystèmes soumis aux rayonnements iOnisants), dotée de 2 plateaux techniques localisés à Cadarache :

• Le plateau technique MICADO LAB (Moyen d'irradiation chronique pour l'acquisition de relations dose-effet en laboratoire) permet d’exposer, sur le long terme, divers modèles biologiques dans des conditions contrôlées.
• Le plateau technique Eco2CAD dispose des infrastructures et compétences nécessaires pour produire et exploiter des données allant des effets moléculaires aux effets individuels, tels que le comportement. Il comprend une animalerie dédiée au poisson zèbre (Danio rerio), un microscope électronique en transmission (MET), ainsi que des équipements pour la biochimie, la biologie moléculaire, cellulaire et multi-omique.

Le laboratoire dispose d’une infrastructure HPC (calcul haute performance) qui permet l’analyse intégrée de données génétiques, transcriptomiques et multi-omiques, sur des organismes modèles et non modèles.

Les principaux réseaux scientifiques auxquels participe le LECO sont les suivants :

• IER, Université de Fukushima, Japon
• Chornobyl Ecology Center, Ukraine
• CNRS Mitaté lab
• AMU/INRAE RECOVER
• Central supelec
• CEA  (LI2D, BIAM)
• Centre de Biologie Intégrative de toulouse (CNRS)
• SEFE
• LEHNA
• Univ Paris Cité
• Univ Toulouse
• Plateforme Proteomique Marseille (MaP, CRCM)
• INRAE Avignon, Beeguard, Apinov
• INRAE RIVERLY
• LBBE Lyon

Margot Crevet, doctorante au LECO, a reçu un prix pour son poster « Evaluation of the interactions between ionizing radiation and N. ceranae infection on honeybee » présenté à la conférence ICRER 2024 à Marseille. 

Chercheur.e.s et ingénieur.e.s :

• Frédéric Alonzo (chercheur, HDR) - Ecotoxicologie et écologie aquatique, expérimentation mono- et multi-espèces, modélisation de la dynamique des effets biologiques à l’échelle de l’organisme et de la population, toxicité radiologique et chimique, multistress.
• Sébastien Alfonso (chercheur) - Biodiversité, fonctions écologiques, biologie expérimentale, biologie de poissons, comportement, écosystèmes aquatique et terrestre, mésocosme.
• Olivier Armant (Chef de laboratoire, HDR) – Etude écotoxicologique de la réponse au stress sur organismes modèles et non modèles, génétique des populations, biologie intégrative, biologie du développement. Chair à l’OCDE du groupe thématique RAD/CHEM sur les AOP (Adverse Outcome Pathway). Observateur à l’UNSCEAR.
• Magali Floriani (ingénieure de recherche) - Microscopie Electronique en Transmission + EDX en sciences du vivant (organismes aquatiques, sols, plantes, bactéries…), microscopies optiques, histopathologie, biologie expérimentale.
• Sandrine Frelon (ingénieure-chercheuse) – Analyse multi-élémentaire et spéciation. Biochimie, analyse de dommages radio-induits à différentes échelles biologiques (données omiques, dommages moléculaires, paramètres de reproduction) sur différentes espèces biologiques et mécanismes sous-jacents (AOP). Reconstruction de dose in situ, ERE.
• Béatrice Gagnaire (chercheuse, HDR) – écotoxicologie, écologie (aquatique et terrestre), développement de biomarqueurs (système immunitaire, stress oxydatif, et comportement), espèces modèles et sauvages, aquatiques (poisson zèbre, épinoche, gardon) et terrestres (abeilles). Expérimentations au laboratoire et sur le terrain.
• Olivier Simon (ingénieur-chercheur, HDR) – Écotoxicologie, évaluation du risque écologique, écosystème aquatique, expérimentations au laboratoire et in situ, expertise réglementaire faune/flore.

Technicien.e.s supérieur.e.s:

• Virginie Camilleri – Métrologie des RNs, expérimentations en laboratoire, biologie expérimentale, comportement, microscopies optiques, histopathologie. CAMARISTE
• Isabelle Cavalie - Tests de génotoxicité, méthodes de biologie moléculaire, écosystèmes aquatique et terrestre, expérimentations en laboratoire et in situ.

Doctorants :

• Margot Crevet, « Evaluation des effets des rayonnements ionisants sur l’abeille domestique Apis mellifera, de la molécule jusqu’à la population »
• Léa Dasque, « Etude des effets de la radiocontamination de l’environnement sur l’écophysiologie d’un amphibien, la rainette arboricole »
• Sarah Elie, « Altération des fonctions mitochondriales, impacts des rayonnements ionisants gamma chroniques à faible dose sur le développement embryonnaire du poisson zèbre Danio rerio »

Post-doctorants :

• Sean Heighton, « Caractérisation de l’ADN environnemental à partir de sédiments de rivière »  (projet MITI CNRS/ASNR Rise E-DNA)

Le LECO est laboratoire d’accueil pour l’Université d’Aix-Marseille ED 251.

Voici la liste des thèses du LECO en cours ou terminées :

GTR santé-environnement