Catastrophe de Tchernobyl: à la recherche de nouveaux mutants

Par Dounia Bouragba, Emilie Mylne, Flora Sangouard et Amelie Vergnol

Mots clés : Bionum, MEG
Etiquettes: Descendance, Hérédité, Mutation de novo, NGS, Nucléaire, Radiation, Séquençage, Tchernobyl

Et si après Tchernobyl nous étions tous mutants ? Radiations, mutants, mutations de novo, séquençage… tout ce charabia scientifique qui donne mal à la tête ! Une mère survivante de l’accident en Ukraine et son fils généticien nous font réfléchir sur les conséquences génétiques que peuvent subir les générations futures et la manière de les détecter.

PROLOGUE

Eh non, nous n’allons pas parler de mutants aux super-pouvoirs mais bien de personnes comme vous et moi qui présentent des modifications au niveau de leur ADN et … Ah ! Mais laissons le professeur Marko Petrov vous l’expliquer. Il est lui-même en train de le faire avec sa mère, Oksana. Marko est généticien, et bientôt père. Oksana est une survivante de l’accident nucléaire de Tchernobyl, et future grand-mère. Il est inquiet pour son futur enfant et lui explique qu’à cause de ce qu’elle a vécu, il est potentiellement porteur de mutations, et que son enfant le sera -surement- aussi.

ORIGINS

Le 26 Avril 1986 un essai est réalisé afin de s’assurer que la centrale Lénine en Ukraine est bel et bien capable de redémarrer d’elle-même suite à une coupure totale d’électricité. Mais rien ne s’est déroulé comme prévu. Suite à une erreur, une explosion due à la surchauffe d’un réacteur entraîne un incendie, maîtrisé plusieurs heures plus tard dans des conditions précaires. Personne, au moment de l’accident, n’était en mesure de réaliser l’ampleur de la catastrophe. Les habitants les plus proches de la zone contaminée sont évacués le lendemain mais ceux situés plus loin ne sont informés que plusieurs semaines plus tard.

La catastrophe de la centrale nucléaire de Tchernobyl est classée au plus haut niveau sur l’échelle internationale des événements nucléaires. Du fait -entre autre- d’un contrôle inexistant de la sûreté par les pouvoirs publics et d’une gestion inadaptée des conséquences de l’accident. Les répercussions de cette catastrophe sont lourdes sur les plans sanitaire, écologique, économique et politique. Les retombées radioactives causent de nombreux torts : les pays voisins sont aussi touchés, l’apparition du syndrome d’irradiation aiguë – caractéristique de ce genre d’événement de grande ampleur – cause de nombreux morts …. Mais cette catastrophe est d’autant plus grave qu’apparaissent, plus tard, de nombreux cancers (A) comme celui de la thyroïde et des leucémies chez des personnes ayant été exposées aux restes de radioactivité (B). Enfin, les conséquences sur l’environnement sont désastreuses, engendrant une perte considérable de l’écosystème dans cette région.

À l’échelle individuelle cette catastrophe nucléaire a également eu des répercussions sans que personne ne s’en rende compte … ou alors bien trop tard. Oksana, se considère chanceuse d’avoir habité à Kiev, et donc de ne pas subir les conséquences de cet accident, se trompe lourdement. Elle ne le sait pas encore, mais cet événement pourrait avoir impacté sa propre vie aussi bien que celle de sa descendance.

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• Марко, ти не бачиш, що я старий? Я не хочу вмирати, перш ніж я бабуся! Це не правильно між вами і вашою дружиною? (Marko, ne vois tu pas que je suis vieille ? Je ne veux pas mourir avant d’avoir été grand mère ! Ça ne va pas entre toi et ta femme ?)
• Haha Mamà, toujours aussi directe !
• On est ukrainien ou on ne l’est pas, мій син (mon fils) ! Alors dis moi, combien de temps je vais encore attendre avant qu’on ne m’appelle бабуся (grand-mère)?
• Eh bien… Dans moins de 9 mois, on pourra le faire !
• Oh мій син, вітаю !! (Félicitations) Mais pourquoi tu as attendu pour me le dire ?
• Tu sais, avec mes recherches en génétique et ce qu’il s’est passé il y a 32 ans, j’ai réfléchi à…
• Quoi ? Tu parles de Tchernobyl ? Tu ne me crois pas assez forte pour ce genre d’événement ?
• Non Mamà, bien sûr que non! Mais j’ai réfléchi aux conséquences que ça a pu avoir sur toi, génétiquement parlant! Tu as surement dû subir des mutations, et donc j’en suis sans doute porteur et le bébé aussi!
• Je ne comprends rien !! Géné.. quoi ? Je n’ai pas fait de grandes études, alors utilise des mots plus simples !
• Excuse-moi, Mamà tu as raison ! Je vais t’expliquer les bases !

BIENVENUE À GATTACA

• Si je te dis ADN, ou gènes, tu vois de quoi je parle ?
• ADN, oui je crois мій син. Dans la série que je regarde le mardi soir avec ta tante, ils ont utilisé ça pour trouver le tueur… Mais je n’ai pas trop compris comment…
• Alors, en fait c’est simple, il faut que tu comprennes que notre corps a une certaine organisation. Tu vois le fameux livre de cuisine que tu as eu de бабуся (grand-mère) et дід (grand père) ? Vois ça comme si l’ensemble des recettes du livre étaient en fait l’ensemble de ton ADN : avec une partie des recettes qui vient de дід (grand père) et une autre partie de бабуся (grand-mère).
• Ah oui, les Varenyky de батько (père), sa recette est un trésor !
• Les meilleurs ! Mais pour être plus précis dis-toi que ton livre à toi aurait 23 recettes venant de дід (grand père) et 23 de бабуся (grand-mère): ce sont tes chromosomes.
• Tu veux dire que … ?
• Oui Mamà, la moitié de ton information génétique vient de дід (grand père) et l’autre de бабуся (grand-mère) et de la même manière mon information génétique vient en moitié de toi et en moitié de papa.
• Ah c’est pour ça que tu as les yeux de ton батько (père) mais le nez, ça c’est de moi !
• C’est ça ! Pour continuer, tu sais bien que la plupart des livres de cuisine ont une partie pour les entrées, pour les plats et les desserts ? Eh bien, ça correspond aux différentes parties de ton ADN : des gènes qui sont responsables de différents processus et qui permettent de faire fonctionner notre corps. Tu vois mieux comment ça marche ?
• Oui, oui … Je comprend mieux … Mais dis moi, cet ADN on le retrouve comme ça dans notre corps ? Il n’est pas rangé quelque part ?
• Ahaha, futée ma petite mamà… Je t’ai bien dit que notre corps suivait une certaine organisation ? Eh bien, si je reprend l’histoire du livre de cuisine : il est rangé dans le tiroir, ce même tiroir est dans la cuisine et cette cuisine est dans une maison, non ? Eh bien, c’est la même chose pour notre corps : la maison c’est notre corps, la cuisine correspond à une cellule, et le tiroir correspond au noyau où on retrouve l’ensemble de l’ADN c’est à dire le contenu du livre de cuisine !
• Ah d’accord !! Je visualise mieux ce que tu me dis !

• Qu’est-ce que je peux te dire d’autre… ? Les recettes dont je te parlais, que tu as reçu de бабуся (grand-mère) et de дід (grand père), sont toutes écrites à partir d’un curieux alphabet composé de seulement 4 lettres (ou nucléotides) ! Et ces lettres doivent s’associer de façon précise pour former des milliards de petits mots. Tu as A, G, T et C pour l’Adénine, la Guanine, la Thymine et la Cytosine.
• Ne me donnes autant de détails Marko… Je ne vois pas où tu veux en venir !
• Mais si tu vas voir, pour lire et comprendre une recette, les lettres doivent être dans un certain ordre, oui ? Si on mélange les lettres n’importe comment, les mots sont faux et on ne comprend rien !
• D’accord. Mais je ne vois toujours pas où tu veux en venir ? Qu’est ce que Tchernobyl a à voir avec tout ça ?
• Tout est lié, tu vas voir ! Si je reprends ce que je te disais : parfois des fautes de frappe se glissent dans les mots ce qui en change la définition, la signification. Dans le cas de nos recettes de cuisine si 100g de sucre se retrouve modifié en 100kg de sucre la recette est fichue !
  Dans notre génome cette modification porte un nom : c’est une mutation ! Un mot mal écrit peut donc causer une maladie génétique mais ce n’est pas systématiquement le cas !

• Comme quand j’ai remplacé l’extrait de vanille par de l’extrait de fleur d’oranger dans mon quatre-quart ? C’était super bon, je n’utilise plus que ça maintenant.
• C’est exactement ça ! Tu viens de comprendre comment certaines mutations peuvent finalement être bénéfiques pour notre corps. Tout comme tu as fais évoluer ton gâteau en changeant d’ingrédient, certaines mutations sont alors à l’origine de l’évolution de l’espèce humaine.
• Mais dans le cas inverse, si mon gâteau est raté ce n’est pas si grave. Alors que si une mauvaise mutation apparaît chez l’Homme… Nous sommes donc tous des mutants ? Ou alors… J’ai eu des enfants mutants à cause de Tchernobyl ?
• Non Mamà, ce n’est pas exactement ça. Tu es d’accord que lorsqu’une faute de frappe se glisse dans un texte, si elle est détectée il est possible de la corriger avant que tu suives l’erreur dans ta recette, non ? De la même manière, la cellule qui porte la mutation va essayer de s’en débarrasser, même si elle n’y arrive pas toujours…
  Des mutations se produisent tous les jours au sein de nos génomes mais pour l’irradiation de Tchernobyl, la radioactivité a pu provoquer beaucoup plus d’erreurs. Parmi les mutations portées par nos cellules, seule une partie sera transmise à la descendance : ce sont donc ces mutations qui nous intéressent dans la cas de la transmission parent/enfant !
• Qu’est ce que c’est compliqué, tout ça Marko ! Ton charabia scientifique ne me rassure pas. Pour être franche, tu m’inquiètes même beaucoup…
• Mais non Mamà, il ne faut pas ! C’est vrai que le mot “mutation” fait souvent peur mais on en a tous et pourtant on va très bien, seules de rares mutations induisent des maladies ! La plupart des mutations n’ont même aucune conséquence : c’est ce qu’on appelle des mutations neutres.
• Neutres? Comment c’est possible?
• En fait, c’est comme si dans ta recette tu remplaçais un zéro par un “O”. Tu vas alors lire “10Og de sucre”. Même si c’est différent ça te donnera le même résultat au final! C’est ce qu’on appelle une mutation synonyme. Mais, il y a aussi des endroits dans ton livre de recette que tu ne lis pas spécialement car elles ne te sont pas utiles n’est ce pas? S’il manque un espace ou une lettre, tu ne t’en rendras même pas compte. C’est pour ça qu’il y a beaucoup de mutations mais qu’elles ne sont pas graves.
• Et comment je sais si j’ai une mutation ? Si j’ai bien suivi, à cause de Tchernobyl, j’ai peut-être été touchée par ces mutations sans le savoir et que je te les ai données. Et… Oh non le bébé ! Tu penses qu’il va bien ?
• Tu as compris où je voulais en venir Mamà ! Et c’est sur ça que je travaille avec le Professeur Dubrova à l’Université de Leicester (C).
• Oh oui, tes recherches… Je n’ai jamais vraiment compris ce que tu fais dans ton labo. Tu regardes des mutations alors ?
• C’est un peu ça. En fait, j’étudie des trios : un père, une mère et leur enfant. Et selon les cas le père a été, ou non, exposé à des radiations ionisantes comme celles de Tchernobyl. Ensuite on analyse et on compare leur ADN pour voir s’il y a ces fameuses mutations. Pour ça on utilise une toute nouvelle technique, le Séquençage Nouvelle Génération, NGS !
• Marko, tu utilises des mots compliqués, à croire que tu le fais exprès ! Tu sais que tout ça est abstrait pour moi…
• Ahaha, ne t’énerve pas Mamà, je vais tout t’expliquer. C’est juste que ça me fait plaisir de te parler de ce qui me passionne…

DA VINCI CODE

• Donc, on va commencer par le séquençage. Tu te rappelles des 4 lettres dont je t’ai parlé ?
• Adénine, cytokine, grenadine et…
• C’était pas loin, Mamà ! Adénine, cytosine, guanine et thymine ! C’est pas grave, tu n’as pas besoin de retenir leurs noms par coeur. En tout cas, ces lettres constituent des mots ou séquences d’ADN. Notre génome étant un ensemble de ces séquences, pour essayer de le comprendre, il faut le lire !
• Oui, les mots dont tu m’as parlé tout à l’heure ?
• Exactement ! Et pour lire ces mots on va utiliser de grosses machines qui vont permettre de déchiffrer notre génome. Mais elles ont besoin que l’ADN soit coupé en petits morceaux pour les lire. Regarde, je vais t’écrire une phrase et tu vas me dire si tu comprends ce que je veux dire :
• Ah oui en effet, c’est trop compliqué à lire !
• Tu vois pourquoi il faut découper l’ADN ! Une fois les petits mots obtenus, la machine va lire chaque mot pour former des bouts de phrases.
• Si je prends l’une des recettes du livre de cuisine que tu as hérité de de бабуся (grand-mère) … Voyons voir … Ah ! Mon gâteau préféré le Киевский Торт (gâteau de Kiev) !

• Comme tu peux le voir, le mot “battre” est présent 6 fois dans la recette. Si on élargit la recherche de “battre” à “sans cesser de battre”, seule l’étape 2 de la meringue et les étapes 2 et 6 de la crème au beurre correspondent. Et si on veut élargir encore plus la recherche avec “sans cesser de battre, ajouter” seule l’étape 2 de la crème au beurre correspond !Si ça te parait clair alors tu as compris le gros du principe du séquençage (2) ! Les bouts de phrases sont assemblés les uns avec les autres pour former une phrase entière, un paragraphe, un chapitre et enfin le livre entier ! Evidemment pour faire ça, il faut avoir de gros ordinateurs très puissants qui font des calculs compliqués. Mais ensuite, on peut enfin lire le livre le plus important pour notre corps : le génome !
• Et les mutations dans tout ça ? Comment tu fais pour savoir s’il y en a ?
• Puisque j’étudie des trios, je compare les séquences d’ADN entre les parents et l’enfant et si je vois une différence c’est qu’une mutation est apparue. Regarde, imagine que ton amie Aleksandra te demande la recette de ton gâteau. Tu vas alors lui ré-écrire la recette sur une nouvelle feuille en recopiant depuis ton livre. Mais distraite, tu penses au poivre que tu dois aller chercher au supermarché et tu écris “poivre” à la place de “poires” car les deux mots se ressemblent beaucoup.
• Je ne suis pas distraite à ce point мій син…
• Je sais Mamà, c’est juste pour l’exemple. Donc, je disais, tu te trompes de seulement quelques lettres, le problème c’est que ça change totalement la recette et ça devient vraiment pas bon du tout ! Alors ce que tu vas faire, c’est que tu vas aller comparer à la recette dans ton livre original pour pouvoir corriger l’erreur. Et voilà, ça c’est une mutation de novo.
• Des novos ? Que viennent faire mes neveux là-dedans?
• Ahaha, non Mamà, c’est de novo. En gros, ça veut juste dire cette erreur n’était pas dans le livre de recette que tu as hérité mais qu’elle est arrivée après, lorsque tu as recopié sur une feuille pour la donner à Aleksandra!
• Ohhh, c’est tout de suite plus clair. Mais du coup, pour revenir à tes recherches, vous avez eu des résultats pour ces mutations?
• Oh tu sais la recherche prend beaucoup de temps, nous sommes loin d’avoir fini ! Mais le projet avance bien. Tu comprends, pour que nos résultats soient validés par le reste de la communauté scientifique, il faut qu’on teste notre théorie sur beaucoup beaucoup d’échantillons. De mon côté, j’ai déjà testé 4 trios de famille !
• Quand je t’écoute parler comme ça de tes recherches, je comprends mieux pourquoi tu es autant dévoué à ton métier, c’est une véritable passion ! Il faut que j’essaie de m’y intéresser un peu plus.
• Je sais que c’est parfois difficile à comprendre Mamà. Mais oui, qu’est ce j’aime mon métier ! En tout cas, pour le moment, nous avons trouvé 31 mutations de novo sur un total de 43 endroits de l’ADN. Par contre, je dois recommencer pour 9 endroits pour lesquels le séquençage n’a pas fonctionné et cela avec une autre méthode (3).
• Je vois.. Vous êtes loin d’avoir fini alors.
• Exactement ! Tu comprends, on commence d’abord par obtenir le plus de données possible et c’est seulement à la fin qu’on pourra comparer les résultats entre les familles dont le père a reçu des irradiations et les familles où ce n’est pas le cas.
• Donc, ça veut dire que tu ne sais pas encore si Tchernobyl donne plus de mutations chez des enfants de pères exposés ? Oh мій син, j’espère juste que ma future petite-fille va bien !
• Non je ne sais pas encore pour l’instant. Mais, Mamà… Je ne t’ai jamais dit que c’était une fille !
• L’instinct d’une future grand mère, мій син. Il ne me trahit jamais !

ACTE FINAL : EPILOGUE

9 mois se sont écoulés depuis cette discussion entre Oksana et Marko… Marko continue ses recherches afin de mettre le doigt sur des mutations de novo survenues suite à l’accident de Tchernobyl.

Une fillette nommée Maryska a vu le jour le 14 Octobre 2018. Elle se porte comme un charme car comme chacun d’entre nous, même si elle a acquis quelques mutations de novo elles sont sans gravité pour la santé.

Oksana quant à elle, a voulu se rapprocher de son fils et de sa petite-fille. Elle s’intéresse à ses recherches et même si c’est compliqué, elle essaye de comprendre ce monde abstrait qu’est la génétique en regardant un peu plus souvent des séries policières. Bah oui, elles parlent d’ADN parfois! Ou alors ce n’est peut-être qu’une bonne excuse…?

Tchernobyl n’aura donc eu aucune incidence sur la santé de cette petite fille, mais ce n’est pas pour autant que cet accident nucléaire n’a plus de conséquence aujourd’hui : des maladies telles que des cancers de la thyroïde, des leucémies mais également d’autres pathologies non cancéreuses (respiratoires, intestinales, etc) sont encore à ce jour attribuées aux rejets radioactifs du 26 avril 1986. L’environnement a également été touché et le niveau d’irradiation reste à certains endroits supérieur aux doses maximales admissibles.(4) Il est difficile de quantifier de manière précise l’ampleur des dégâts causés mais encore à ce jour, de nouvelles études sont en cours afin de déterminer au mieux les conséquences de cette catastrophe sans précédent.

30 ans après la catastrophe, la nature reprend ses droits… dans la zone la plus contaminée.

Voici l’après “Tchernobyl” pic.twitter.com/FhbfUG2U1t

— Brut nature FR (@brutnaturefr) 8 juillet 2018

Références:

Articles scientifiques:

A. Cardis E, Krewski D, Boniol M, Drozdovitch V, Darby SC, Gilbert ES, et al. Estimates of the cancer burden in Europe from radioactive fallout from the Chernobyl accident. Int J Cancer. 2006 Sep 15;119(6):1224–35 https://doi.org/10.1002/ijc.22037

B. Zablotska LB, Bazyka D, Lubin JH, Gudzenko N, Little MP, Hatch M, et al. Radiation and the risk of chronic lymphocytic and other leukemias among chernobyl cleanup workers. Environ Health Perspect. 2013 Jan;121(1):59–65. https://doi.org/10.1289/ehp.1204996

C. Dubrova YE, Nesterov VN, Krouchinsky NG, Ostapenko VA, Neumann R, Neil DL, et al. Human minisatellite mutation rate after the Chernobyl accident. Nature. 1996 Apr;380(6576):683–6. https://doi.org/10.1038/380683a0

Sites web:

1. “Return to Chernobyl” (PBS) : https://www.pbs.org/wgbh/frontline/article/return-to-chernobyl/

2. Pour aller plus loin dans le NGS, un autre billet de blog disponible sur le site du Café des Sciences “Le séquençage de nouvelle génération” de Sacha Schutz: http://dridk.me/ngs.html

3. Une autre méthode de séquençage: le séquençage par la méthode de Sanger : https://fr.wikipedia.org/wiki/Séquençage_de_l%27ADN#Méthode_de_Sanger

4. Conséquence de la catastrophe de Tchernobyl sur la faune et la flore 30 ans après (Institut de la radioprotection et de la sûreté nucléaire IRSN) : https://www.irsn.fr/FR/connaissances/Installations_nucleaires/Les-accidents-nucleaires/accident-tchernobyl-1986/2016-Tchernobyl-30ans-apres/Pages/4-Tchernobyl-2016-30ans-apres-accident-environnement-zone-exclusion.aspx#.XE81ZC17RQJ