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Une nouvelle souche de moustique offre de l'espoir contre la dengue

Une nouvelle souche de moustiques pourrait aider à contrôler les épidémies de dengue au Bangladesh.

Hasan Mohammad Al-Amin, N. Gyawali, M. Graham, M. S. Alam, A. Lenhart, Z. Xi, G. Rasic, N. W. Beebe, L. E. Hugo, G. J. Devine

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La dengue est un virus super répandu, surtout transmis aux humains par la piqûre de moustiques infectés. Ça peut provoquer des maladies graves et entraîner des épidémies à l'échelle mondiale. Le moustique principal qui transmet la dengue s'appelle Aedes Aegypti. Ce moustique est en pleine poussée, surtout à cause de la hausse du commerce, des températures qui augmentent et de l'expansion urbaine. En tout, environ 3,9 milliards de personnes dans 129 pays sont à risque, avec 70 % des cas qui se produisent en Asie. Le Bangladesh a connu de graves épidémies dernièrement, débutant en 2019, avec la pire enregistrée en 2023, entraînant des centaines de milliers d'infections et de nombreux décès.

Besoin de mesures de contrôle efficaces

En ce moment, il manque des vaccins ou des traitements efficaces pour la dengue. Contrôler la population de moustiques est essentiel pour prévenir la propagation du virus. Bien que des insecticides traditionnels soient couramment utilisés, cette méthode pose plein de problèmes. Cela inclut des coûts élevés, une couverture limitée et une résistance aux insecticides chez les moustiques, ce qui les rend moins efficaces, surtout au Bangladesh. Il y a un besoin urgent de nouvelles méthodes pour gérer la dengue.

La promesse de Wolbachia

Ces dernières années, une bactérie appelée Wolbachia a attiré l'attention comme solution possible pour contrôler les populations de moustiques et les maladies qu'ils propagent. Wolbachia vit à l'intérieur des insectes et peut être transmise de la mère à ses petits. La relation entre Wolbachia et son hôte peut varier ; elle peut être nuisible ou bénéfique. Introduire Wolbachia dans les moustiques Aedes aegypti peut se faire par quelques méthodes spécifiques, comme l'injection d'embryons ou le croisement avec des moustiques déjà infectés.

Wolbachia peut engendrer trois résultats importants chez les moustiques qui la portent :

  1. Héritage maternel : Les femelles infectées transmettent la bactérie à tous leurs jeunes.
  2. Incompatibilité Cytoplasmique : Quand des mâles infectés s'accouplent avec des femelles non infectées, leurs œufs n'éclosent pas.
  3. Blocage du virus : Wolbachia peut réduire la capacité du virus de la dengue à se développer et à se propager chez les moustiques.

Ces propriétés font de Wolbachia une option intéressante pour gérer la dengue en réduisant soit le nombre de moustiques pouvant porter le virus, soit en remplaçant les populations locales par celles moins susceptibles de le transmettre.

Applications actuelles de Wolbachia

Des pays comme l'Australie, l'Indonésie et le Brésil utilisent déjà des moustiques infectés par Wolbachia dans leur stratégie contre la dengue. L'approche consiste à relâcher des moustiques mâles et femelles infectés par Wolbachia dans l'environnement. Dans le Queensland nord, Australie, le relâchement d'une souche de Wolbachia a entraîné une baisse significative des cas de dengue. Cependant, dans d'autres pays, l'efficacité de ces souches a diminué avec le temps.

Le rôle du stress thermique

Une des raisons de ce déclin pourrait être que certaines souches de Wolbachia ne survivent pas bien dans des climats chauds. Une autre souche appelée wAlbB s'est révélée plus stable sous des températures élevées. Les recherches indiquent que cette souche maintient sa présence chez les moustiques mieux que d'autres types, même sous stress thermique.

Développement d'une nouvelle souche à Dhaka

Dans notre étude, on a créé une nouvelle souche d'Aedes aegypti appelée wAlbB2-Dhaka, en utilisant la souche de Wolbachia résistante à la chaleur wAlbB2. Cela a été réalisé en croisant des populations de moustiques locaux qui montrent une forte résistance aux insecticides avec des moustiques infectés par wAlbB2 qui sont plus sensibles aux insecticides. On a ensuite étudié cette nouvelle souche pour voir comment elle héritait de Wolbachia, comment elle interagissait avec le virus et comment elle se comparait aux moustiques locaux.

Examen de la densité de Wolbachia

D'abord, on a mesuré la quantité de Wolbachia présente dans la souche wAlbB2-Dhaka. Nos résultats ont montré que les niveaux étaient assez similaires comparés à la souche donneuse originale. C'est important parce qu'avoir suffisamment de Wolbachia est crucial pour son efficacité dans le contrôle de la dengue.

Transmission maternelle

Ensuite, on a testé si wAlbB2-Dhaka pouvait transmettre Wolbachia à sa descendance. Tous les spécimens d'un croisement entre des femelles wAlbB2-Dhaka et des mâles locaux portaient la bactérie, confirmant que la transmission maternelle est complète.

Incompatibilité cytoplasmique

On a aussi vérifié l'incompatibilité cytoplasmique, qui se produit lorsque la descendance n'éclot pas si le mâle est infecté et la femelle ne l'est pas. Nos résultats ont montré que cette incompatibilité était totalement présente dans notre nouvelle souche lorsqu'elle était croisée avec des femelles locales non infectées.

Résistance aux insecticides

Pour comprendre comment wAlbB2-Dhaka survit comparé aux populations locales, on a fait des tests avec un insecticide courant. Les moustiques wAlbB2-Dhaka et locaux ont montré de hauts niveaux de résistance, indiquant que notre nouvelle souche peut coexister avec les populations locales sans désavantage significatif.

Traits reproductifs et survie

On a regardé divers traits reproductifs des femelles moustiques, y compris le nombre d'œufs pondus, le taux d'éclosion des œufs et combien de larves ont grandi pour devenir adultes. On n'a trouvé aucune différence significative entre wAlbB2-Dhaka et les moustiques locaux concernant ces traits. Les deux souches ont aussi montré des taux de survie similaires sur une période de 28 jours, suggérant que wAlbB2-Dhaka n'aurait pas de désavantage dans des environnements naturels.

Résistance à la dessiccation des œufs

La viabilité des œufs au fil du temps est aussi essentielle pour la survie à long terme. On a comparé le taux d'éclosion des œufs de wAlbB2-Dhaka et des populations locales stockées pendant différentes périodes. Les deux souches ont montré des taux d'éclosion similaires, indiquant que wAlbB2-Dhaka ne rencontrerait pas de problèmes dus à la viabilité des œufs dans le temps.

Compétitivité de reproduction

Le succès de la reproduction est vital pour libérer les mâles infectés par Wolbachia dans la nature. On a fait des tests pour voir à quel point les mâles wAlbB2-Dhaka pouvaient rivaliser avec les mâles locaux pour s'accoupler. Nos résultats ont montré que les mâles wAlbB2-Dhaka étaient tout aussi performants que les mâles locaux pour s'accoupler avec les femelles.

Test de la capacité à bloquer le virus

Pour évaluer la capacité de wAlbB2-Dhaka à bloquer la transmission du virus de la dengue, on a exposé à la fois la nouvelle souche et la population locale au virus. Les résultats ont montré qu'un pourcentage nettement plus faible de moustiques wAlbB2-Dhaka avait du virus de la dengue détectable dans leur corps par rapport aux moustiques locaux. De plus, la quantité de virus présente chez ceux qui étaient infectés était également significativement plus faible.

Réduction du virus dans les pattes et les ailes

L'étude a aussi examiné la présence du virus dans d'autres parties du corps, comme les pattes et les ailes. Chez wAlbB2-Dhaka, il y avait une réduction marquée du nombre de moustiques montrant la présence du virus dans ces zones par rapport aux moustiques locaux.

Impact sur les échantillons de salive

La capacité des moustiques à transmettre la dengue peut aussi être évaluée en examinant leur salive lorsqu'ils piquent. Dans nos résultats, presque tous les échantillons de salive des moustiques locaux étaient positifs pour le virus, tandis qu'une petite fraction des échantillons de wAlbB2-Dhaka montrait des signes d'infection. Cette réduction significative indique que les moustiques wAlbB2-Dhaka sont moins susceptibles de transmettre la dengue.

Distribution de Wolbachia et du virus de la dengue

En regardant où dans le corps des moustiques se trouvaient Wolbachia et le virus de la dengue, on a découvert que Wolbachia était bien distribuée dans le corps chez wAlbB2-Dhaka. Cependant, le virus de la dengue était principalement trouvé dans l'intestin et montrait moins de présence dans d'autres zones. Cela suggère que Wolbachia limite efficacement la propagation du virus dans le corps du moustique.

Conclusion

Notre étude a réussi à développer une souche d'Aedes aegypti, wAlbB2-Dhaka, qui garde des traits importants pour contrôler la transmission du virus de la dengue. Cette souche a montré une réduction substantielle de la capacité à propager le virus de la dengue tout en maintenant des traits reproductifs et de survie comparables aux populations locales. Les résultats suggèrent que wAlbB2-Dhaka pourrait être une option prometteuse pour les futures stratégies de contrôle de la dengue dans des zones densément peuplées comme Dhaka, Bangladesh.

Comme les mesures actuelles pour contrôler la dengue ne sont pas suffisantes, introduire une souche infectée par Wolbachia pourrait apporter une solution très attendue dans la lutte contre ce défi de santé publique. L'étude met en avant le potentiel de Wolbachia comme un outil innovant pour le contrôle des moustiques et la prévention des épidémies de dengue.

Source originale

Titre: Fitness compatibility and dengue virus inhibition in a Bangladeshi strain of Aedes aegypti infected with the Wolbachia strain wAlbB

Résumé: Dengue cases in Bangladesh have surged in recent years. The existing insecticide-based control program, implemented in parts of the country, is challenged by issues of insufficient household coverage and high levels of insecticide resistance in the primary dengue virus (DENV) vector, Aedes aegypti. A more sustainable, effective alternative could be the implementation of a Wolbachia-mediated disease management strategy. Infecting mosquitoes with Wolbachia can change their reproductive compatibility and their ability to transmit DENV. These new phenotypes can be exploited to suppress or replace wild-type Ae. aegypti populations. Such strategies require the development of well-characterised Wolbachia-infected strains with biological characteristics that are comparable with local mosquitoes. We created and characterised a Wolbachia-infected Ae. aegypti strain with a Dhaka wild-type genetic background, and compared its reproductive compatibility, maternal inheritance, fitness, and virus-blocking ability to the parental strains (Dhaka wild-type and wAlbB2-F4). The new Ae. aegypti strain wAlbB2-Dhaka demonstrated complete cytoplasmic incompatibility with the wild-type strain and complete maternal transmission, retaining levels of pyrethroid resistance of the Dhaka wild-type (70% survival to 10 times the dose of permethrin expected to kill susceptible mosquitoes). No significant fitness costs were detected during laboratory comparisons of fecundity, fertility, survival, mating competitiveness, or desiccation tolerance. Compared to the wild-type strain, wAlbB2-Dhaka mosquitoes had a significantly reduced number of DENV genome copies in the bodies (44.4%, p = 0.0034); two-fold reduction in dissemination to legs and wings (47.6%, p < 0.0001); and >13-fold reduction of DENV in saliva expectorates (proxy of transmission potential) (92.7%, p < 0.0001) 14 days after ingesting dengue-infected blood. Our work indicates that the wAlbB2-Dhaka strain could be used for Ae. aegypti suppression or replacement strategies for dengue management in Bangladesh. Author summaryBangladesh is currently grappling with a series of severe dengue outbreaks, resulting in more than 300 thousand infections, 1700 fatalities, and a significant influx of patients requiring hospitalisation in 2023. These outbreaks coincide with the emergence of high levels of insecticide resistance in the Ae. aegypti population, which is contributing to the failure of conventional, insecticidal control strategies. In search of more sustainable, effective dengue control strategies, approaches using the endosymbiotic bacteria Wolbachia that render mosquitoes resistant to arbovirus infection are being trialled in a number of countries. We transinfected Dhaka wild-type Ae. aegypti with the Wolbachia strain wAlbB2 by backcrossing it with a Wolbachia wAlbB2-infected Ae. aegypti strain and assessed the new strains suitability for field release. We compared the fitness and virus-blocking ability of the backcrossed strain with its parental strains. We demonstrated that the new strain, wAlbB2-Dhaka, is as fit as the Dhaka wild-type strain and blocked [~]92% of dengue virus transmission. This strain has great potential for Wolbachia-mediated dengue management strategies in Bangladesh.

Auteurs: Hasan Mohammad Al-Amin, N. Gyawali, M. Graham, M. S. Alam, A. Lenhart, Z. Xi, G. Rasic, N. W. Beebe, L. E. Hugo, G. J. Devine

Dernière mise à jour: 2024-10-25 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.24.620043

Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.24.620043.full.pdf

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Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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