L'uranium naturel peut s'accumuler localement dans le sol et l'eau, où il présente des risques potentiels pour les écosystèmes, les cultures et, finalement, la santé 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 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 Saccharomyces cerevisiae et la plante Arabidopsis thaliana.
Ils ont d'abord montré que le transport de l'uranium dans la levure est étroitement lié à l'activité métabolique de la cellule : le métal 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, du fer et du 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 transmembranaire (perméase de fer(III)) dans l'absorption de l'uranium. Et réversiblement, l'expression du gène 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 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 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 Ca2+, très nombreux chez les plantes, servent 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.