L’uranium (U) est un radionucléide naturel qui peut s'accumuler localement dans le sol et l'eau où il présente des risques potentiels pour les écosystèmes, les agrosystèmes et, finalement, la santé humaine. En effet, l'U est un élément non essentiel qui peut être absorbé depuis l'environnement et induire des effets à la fois chimiotoxiques et radiologiques. Bien que les effets toxiques de l'U soient de mieux en mieux caractérisés, les voies d'absorption de ce radionucléide n'ont jamais été clairement décrites, tant dans les organismes procaryotes qu’eucaryotes.

Des chercheurs de l’Irig ont identifié plusieurs mécanismes qui permettent à l’U de pénétrer dans les cellules de deux organismes eucaryotes modèles, la levure Saccharomyces cerevisiae et la plante Arabidopsis thaliana. Dans un premier temps ^[1] ils ont montré que le transport d’U dans la levure était dépendant de l’activité métabolique de la cellule : l’U n’entre pas dans la cellule de façon passive. Afin d’identifier les voies potentielles d’entrée de l’U, ils ont réalisé des expériences de compétition avec des métaux essentiels pour la levure. Ces expériences consistent à mesurer l'effet de concentrations croissantes d'un métal essentiel dans le milieu extracellulaire sur la capacité des cellules à incorporer l’U (sachant qu’un métal compétiteur réduira l'incorporation de l'U de façon dose-dépendante). Ils ont ainsi identifié les voies d'entrée du calcium, du fer et du cuivre comme des voies potentielles de l'absorption de l'U. Afin d’en apporter une preuve définitive, ils ont analysé plusieurs mutants affectés dans le transport de métaux et révélé l'implication du canal calcique nommé Mid1/Cch1, ainsi que d’une protéine transmembranaire, la perméase du fer(III) Ftr1, dans l'absorption de l'U. Enfin, l'expression du gène Mid1 dans le mutant de délétion ΔMid1 (levure dans laquelle le gène Mid1 indispensable à la formation du canal calcique a été supprimé) a restauré les niveaux d'absorption de l'U de la souche sauvage, soulignant le rôle central de ce canal calcique dans le processus d'absorption de l'U.




Qu’en est-il chez la plante ? Une seconde étude ^[2] menée en parallèle par cette équipe a fourni plusieurs preuves que l'U est absorbé par les racines de la plante Arabidopsis thaliana via des canaux calciques. Une carence nutritionnelle en calcium, est capable d’induire une augmentation (1,5 fois) de la capacité de la plante à accumuler l'U dans ses racines. Afin de confirmer le lien entre l’U et l'homéostasie calcique, les chercheurs ont montré que l'accumulation d'U dans les racines était inhibée par le calcium exogène (phénomène de compétition) et par des inhibiteurs ioniques ou chimiques de canaux calciques. Ces expériences suggèrent également que différents types de canaux perméables au Ca²⁺, très nombreux chez les plantes, servent de voie d'absorption de l'U. Enfin, l’accumulation de l'U dans les racines de deux mutants d'Arabidopsis déficients en canaux calciques s’est avérée être fortement réduite, ce qui confirme qu’ils contribuent directement à l'absorption de l’U.



Pris dans leur ensemble, ces résultats décrivent pour la première fois les voies d’entrée de l’U dans deux organismes eucaryotes modèles. Ils démontrent l'implication des canaux calciques et de la perméase de fer(III) dans l'absorption cellulaire de l'U. Ces travaux ouvrent également la voie à une identification simple et rapide de transporteurs potentiels d'U d'organismes pluricellulaires complexes, par expression fonctionnelle dans la levure (organisme unicellulaire), avant leur validation et étude détaillée dans leurs organismes d'origine.