There is increasing evidence that environmental exposures early in fetal development influence phenotype and give rise to disease risk in the next generations. We previously found that lifelong exposure to uranium, an environmental contaminant, induced subtle testicular and hormonal defects; however, its impact on the reproductive system of multiple subsequent generations was unexplored. Herein, rats were exposed to a supra-environmental and non-nephrotoxic concentration of natural uranium (U, 40 mg·L⁻¹ of drinking water) from postnatal life to adulthood (F0), during fetal life (F1), and only as the germ cells from the F1 generation (F2). General parameters (reproductive indices, epididymal weight) and sperm morphology were assessed in the three generations. In order to identify the epigenetic effects of U, we analyzed also the global DNA methylation profile and described for the first time the mRNA expression levels of markers involved in the (de)methylation system in rat epididymal spermatozoa. Our results showed that the F1 generation had a reduced pregnancy rate. Despite the sperm number being unmodified, sperm morphology was affected in the F0, F1 and F2 generations. Morphometric analysis for ten parameters was detailed for each generation. No common parameter was detected between the three generations, but the head and the middle-piece were always modified in the abnormal sperms. In the F1 U-exposed generation, the total number of abnormal sperm was significantly higher than in the F0 and F2 generations, suggesting that fetal exposure to uranium was more deleterious. This effect could be associated with the pregnancy rate to produce the F2 generation. Interestingly, global DNA methylation analysis showed also hypomethylation in the sperm DNA of the last F2 generation. In conclusion, our study demonstrates that uranium can induce morphological sperm defects and changes in the DNA methylation level after multigenerational exposure. The epigenetic transgenerational inheritance of U-induced reproductive defects should be assessed in further experiments.

Il existe de plus en plus de preuves de ce que les expositions environnementales auxquelles les individus sont soumis durant leur développement influencent le phénotype et le risque d’apparition de maladies chez les générations futures. Nous avons précédemment constaté que l’uranium, un contaminant environnemental, induisait après une exposition durant la vie entière de subtiles anomalies testiculaires et hormonales, mais son impact sur le système reproducteur des générations suivantes restait inexploré. Dans cette étude, des rats ont été exposés à une concentration supra-environnementale et non néphrotoxique d’uranium (U, 40 mg·L⁻¹ dans l’eau de boisson) de la vie postnatale à l’âge adulte (F0), pendant la vie fœtale (F1), et seulement en tant que cellules germinales de la génération F1 (F2). Les paramètres généraux (indices reproductifs, poids) et la morphologie des spermatozoïdes ont été évalués sur les trois générations. Afin d’identifier les effets épigénétiques de l’uranium, nous avons également analysé le profil global de méthylation de l’ADN et décrit, pour la première fois, les niveaux d’expression d’ARNm des marqueurs impliqués dans le système de (dé)méthylation des spermatozoïdes épididymaires de rats. Nos résultats ont montré que la génération F1 avait un taux de naissance réduit. Bien que le nombre de spermatozoïdes n’ait pas été modifié, la morphologie des spermatozoïdes a été affectée chez les générations F0, F1 et F2. L’analyse morphométrique de dix paramètres a été détaillée pour chaque génération. Aucun paramètre commun n’a été détecté entre les trois générations, mais la tête et la pièce intermédiaire ont toujours été modifiées dans ces spermatozoïdes anormaux. Chez les générations F1 exposées à l’U, le nombre total de spermatozoïdes anormaux était significativement plus élevé que chez les générations F0 et F2, ce qui suggère que l’exposition fœtale à l’uranium était plus nocive et pouvait affecter le taux de naissance pour produire la génération F2. Il est intéressant de noter aussi que l’analyse globale de méthylation de l’ADN a montré une hypométhylation dans l’ADN des spermatozoïdes de la dernière génération F2. En conclusion, notre étude démontre que l’uranium peut induire des défauts morphologiques des spermatozoïdes et un changement de méthylation de l’ADN après une exposition multigénérationnelle. La transmission transgénérationnelle épigénétique des anomalies du système reproducteur induites par l’uranium devra être évaluée dans de futures expériences.