Levure et plante absorbent l'uranium via leurs canaux calciques

Publié par Adrien le 17/01/2022 à 09:00
Source: CEA

(c) CESAR MARTINEZ AMOR
Des chercheurs de l'Irig décrivent pour la première fois les voies d'entrée de l'uranium dans deux organismes eucaryotes modèles. Ces expériences ouvrent la voie à l'identification simple et rapide de transporteurs d'uranium (L'uranium est un élément chimique de symbole U et de numéro atomique 92. C'est un...) d'organismes pluricellulaires complexes.

L'uranium naturel peut s'accumuler localement dans le sol et l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...), où il présente des risques potentiels pour les écosystèmes, les cultures et, finalement, la santé (La santé est un état de complet bien-être physique, mental et social, et ne consiste...) humaine. Cet élément non essentiel peut en effet induire des effets chimiotoxiques et radiologiques. Ceux-ci sont de mieux en mieux connus mais les voies d'absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise...) de l'uranium n'ont jamais été clairement décrites.

Pour en savoir plus, des chercheurs de l'Irig ont étudié les mécanismes permettant à l'uranium de pénétrer dans les cellules de deux organismes eucaryotes modèles: la levure (Une levure est un champignon unicellulaire apte à provoquer la fermentation des matières...) Saccharomyces cerevisiae et la plante (Les plantes (Plantae Haeckel, 1866) sont des êtres pluricellulaires à la base de la...) Arabidopsis thaliana (Arabidopsis thaliana est une espèce de plantes appartenant à la famille des...).

Ils ont d'abord montré que le transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus...) de l'uranium dans la levure est étroitement lié à l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) métabolique de la cellule: le métal (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des...) n'entre pas dans la cellule de manière passive.

Chez la levure, ils ont observé la compétition entre l'uranium et des métaux essentiels: ils ont mesuré l'effet de concentrations croissantes d'un métal essentiel dans le milieu extracellulaire sur la capacité des cellules à incorporer l'uranium. Ils ont ainsi identifié les voies d'entrée du calcium (Le calcium est un élément chimique, de symbole Ca et de numéro atomique 20.), du fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le...) et du cuivre (Le cuivre est un élément chimique de symbole Cu et de numéro atomique 29. Le cuivre...) comme des voies potentielles de l'absorption de l'uranium.

Pour aller plus loin, ils ont analysé des levures mutantes chez lesquelles le transport de métaux est perturbé. Ces expériences révèlent l'implication du canal calcique (Mid1/Cch1) et d'une protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs...) transmembranaire (perméase de fer(III)) dans l'absorption de l'uranium. Et réversiblement, l'expression du gène (Un gène est une séquence d'acide désoxyribonucléique (ADN) qui spécifie la...) Mid1, indispensable à la formation du canal calcique dans une levure mutante pour ce gène, restaure les niveaux d'absorption de l'uranium de la souche sauvage. Ces observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) démontrent le rôle central du canal calcique dans le processus d'absorption de l'uranium par la levure.

Qu'en est-il chez la plante ? L'uranium est absorbé par les racines de la plante Arabidopsis (Arabidopsis est un genre de la famille des Brassicaceae. Ce sont de petites plantes ressemblant au...) thaliana, également via des canaux calciques: une carence nutritionnelle en calcium peut en effet augmenter de 50 % la capacité de la plante à accumuler l'uranium.

Afin de confirmer le lien entre uranium et homéostasie calcique, les chercheurs ont montré que l'accumulation d'uranium dans les racines est inhibée par le calcium exogène (phénomène de compétition) ou par des inhibiteurs ionique ou chimiques de canaux calciques.

Ces expériences suggèrent également que différents types de canaux perméables à l'ion (Un ion est une espèce chimique électriquement chargée. Le terme vient de l'anglais,...) Ca2+, très nombreux chez les plantes, servent (Servent est la contraction du mot serveur et client.) de voie d'absorption de l'uranium. Enfin, l'accumulation de l'uranium dans les racines de deux mutants d'Arabidopsis déficients en canaux calciques est fortement réduite, ce qui confirme qu'ils contribuent directement à l'absorption de l'uranium.

Références:
High-affinity iron and calcium transport pathways are involved in U(VI) uptake in the budding yeast Saccharomyces cerevisiae, Journal of Hazardous Materials
Calcium-permeable cation channels are involved in uranium uptake in Arabidopsis thaliana. Journal of Hazardous Materials
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