Universiẗat, FB Chemie, Diss.--Hamburg, 2004. / Literaturverz. S. 160 - 167. Zsfassung in engl. Sprache.

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Le Strontium 90 (90Sr) est un radionucléide d’origine anthropogénique, relâché en grandes quantités dans l’environnement à la suite d’essais nucléaires aériens ou d’accidents d’installations nucléaires. Le 90Sr persiste à long terme dans l’environnement, ce qui conduit à la contamination chronique par ingestion de populations des territoires contaminés. L’induction de tumeurs osseuses liées à la fixation du 90Sr a été largement décrite. Par contre, l’occurrence d’effets non cancéreux est beaucoup moins connue. Nous avons utilisé un modèle murin avec une contamination chronique par ingestion d’eau contenant 20 kBq/l de 90Sr. Une étude de biocinétique a confirmé l’accumulation de 90Sr dans les os, avec un taux d’accumulation plus rapide durant la croissance osseuse. Cette accumulation est plus élevée dans les os des femelles que chez les males. Les doses absorbées au corps entier varient de 0.33 ± 0.06 mGy (naissance) à 10.6 ± 0.1 mGy (20 semaines). La dose au squelette peut aller jusqu’à 55 mGy. L’ingestion de 90Sr induit une modification de l’expression des gènes impliqués induisant à un déséquilibre favorisant la résorption osseuse, mais sans répercussion sur la morphologie de l’os. Aucun effet majeur n’a été observé pour le système hématopoïétique. Par contre, des modifications mineures du système immunitaire ont été observées. Afin d’évaluer la fonctionnalité du système immunitaire, un test de vaccination avec les antigènes TT et KLH a été utilisé. Les résultats montrent chez les animaux contaminés une diminution significative de la production d’immunoglobulines spécifiques, une modification de la balance Th1/Th2 dans la rate et une différenciation lymphoïde B perturbée. Ces résultats permettent de mieux comprendre certaines des conséquences non cancéreuses de l’exposition chronique à faible dose à des radionucléides à demi-vie longue pouvant être rejetés accidentellement. / Strontium 90 (90Sr) is a radionuclide of anthropogenic origin released in large quantities in the environment as a result of nuclear atmospheric tests or accidents at nuclear facilities. 90Sr persists on a long-term basis in the environment, leading to chronic contamination by ingestion of populations living on contaminated territories. The induction of bone tumours associated with the fixation of 90Sr has been widely described. However, the occurrence of non-cancer effects is much less known. We used a mouse model with chronic contamination by ingestion of water containing 20 kBq/l of 90Sr. A biokinetic study confirmed the accumulation of 90Sr in the bones, with an increased rate of accumulation during bone growth. This accumulation was higher in the bones of females than in males. The whole-body absorbed doses ranged from 0.33 ± 0.06 mGy (birth) to 10.6 ± 0.1 mGy (20 weeks). The absorbed dose for the skeleton was up to 55 mGy. Ingestion of 90Sr induced a change in the expression of genes inducing an imbalance in favour of bone resorption, but without effect on bone morphology. No significant effect was observed for the hematopoietic system. On the other hand, minor modifications were observed for the immune system. To evaluate the functionality of the immune system, a vaccination test with TT and KLH antigens was used. Results showed in contaminated animals a significant decrease in the production of specific immunoglobulins, changes in the Th1/Th2 balance in the spleen and a disrupted B lymphocyte differentiation. These results improve the understanding of some of the non-cancerous consequences of chronic exposure at low dose of radionuclides with a long half-life, which can be accidentally released.

A la suite des catastrophes nucléaires d’importantes quantités de radionucléides ont été rejetés dans l’environnement. Le Strontium 90 (90Sr) fait partie de ces rejets. Du fait de sa demi-vie de 29 ans, c’est un polluant persistant qui conduit à la contamination des populations vivant autour des territoires contaminés via l’ingestion chronique de faibles quantités de ce radionucléide. Les études épidémiologiques ont mis en évidence des effets au niveau du système immunitaire, du système hématopoïétique et de la physiologie osseuse chez l’homme. Le 90Sr qui s’incorpore principalement dans l’os pourrait contribuer à l’apparition de ces effets. Le but de ce travail a été de comprendre quels sont les mécanismes d’action du 90Sr qui permettent d’expliquer de tels effets. Un premier modèle in vitro utilisant une lignée de cellules stromales murines (MS5) contaminées par le milieu de culture à 1 ou 10 kBq.ml-1 a été utilisé. Il a permis de montrer que le 90Sr était capable d’induire des cassures double-brin de l’ADN dès 30 minutes d’exposition avec une induction de la senescence et une altération de la fonction de support aux progéniteurs hématopoïétiques. Dans le deuxième modèle in vivo d’effet dose, des souris Balb/c ont été contaminées durant 24 semaines à des concentrations de 90Sr de 4, 20 et 100 kBq.l-1 dans l’eau de boisson. Cette expérience a permis d’observer une augmentation des marqueurs de la résorption osseuse en fonction de la contamination au 90Sr ainsi et une augmentation de l’expression génique des enzymes impliquées dans la défense antioxydante. Une augmentation de p21, marqueur de la senescence et une diminution d’IL-6 ont également été observées. Les implications de ces résultats sur la physiologie osseuse, le système immunitaire et hématopoïétiques sont discutées. Globalement, l’ensemble de ce travail complète les données déjà existantes sur le 90Sr et permet de mieux comprendre les mécanismes d’action du 90Sr sur les cellules stromales médullaires qui sont au centre de la régulation immuno-hématopoïétique. / Abstract : After nuclear disasters, large amounts of radionuclides were released into the environment. Strontium 90 (90Sr) is part of these wastes. Because of its half-life of 29 years, it is a persistent pollutant which leads to the contamination of surrounding populations through the chronic ingestion of low quantities of this radioelement. Epidemiologic studies have demonstrated some effects on immune system, hematopoietic system and bone physiology in humans. 90Sr accumulates mostly in bones and could contribute to the appearance of such effects. The aim of this work is to understand the action mechanisms which could explain the previous observations. In the first in vitro model, a murine stromal cell line (MS5) contaminated through the culture medium with 1 or 10 kBq.ml-1 of 90Sr was used. Thank to this model, an increased number of DNA double-strand breaks in cells after 30 minutes of exposure, a senescence induction and a modification in the support of hematopoietic progenitors were observed. In the second model, Balb/c mice were contaminated during 24 weeks through drinking water containing 90Sr at 4, 20 and 100 kBq.l-1. Both an increase in genic expression of bone resorption markers and in antioxydative enzymes were observed. An increase in p21 expression, marker of senescence, and a decrease in IL-6 were also seen. The implications of these results on bone physiology, immune and hematopoietic systems are discussed. As a whole, all this work completed the preexistent data about 90Sr and contributes to a better understanding of the action mechanisms of 90Sr on marrow stromal cells which have a pivotal function in the regulation of the immune and hematopoietic system.

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