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Le défi grandissant de la résistance des moustiques

La résistance des moustiques aux insecticides menace les efforts de lutte contre les maladies.

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Crise de résistance desCrise de résistance desmoustiquesles maladies dans le monde entier.complique les efforts de lutte contreLa résistance aux insecticides
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Les moustiques sont de petits insectes volants qui jouent un rôle important dans la propagation des maladies. Ils peuvent transmettre des maladies comme le virus du Nil occidental, le Zika, la fièvre jaune, la dengue et le paludisme. Le paludisme est particulièrement inquiétant, avec des millions de cas signalés chaque année. En 2019 seulement, il y avait environ 56 millions de cas de dengue et 229 millions de cas de paludisme, ce qui a entraîné un nombre élevé de décès dans le monde.

Au cours des cinquante dernières années, les cas de dengue ont augmenté d'environ trente fois, et des études suggèrent que d'autres espèces de moustiques pourraient émerger dans le monde, ce qui entraînerait une augmentation des cas de dengue dans les prochaines décennies. L'un des principaux moyens de contrôler les maladies transmises par les moustiques est l'utilisation d'insecticides. Les pyréthroïdes sont un type d'insecticide couramment utilisé, particulièrement dans les moustiquaires, pour éloigner les moustiques. Cependant, les moustiques deviennent résistants à ces produits chimiques. Cette résistance croissante réduit l'efficacité des moustiquaires traitées avec des insecticides, ce qui est inquiétant car cela rend le contrôle des maladies transmises par les moustiques plus difficile.

Pourquoi les moustiques deviennent-ils résistants ?

Les moustiques peuvent développer une résistance aux insecticides par plusieurs mécanismes. Le premier est la résistance ciblée, où des changements dans les gènes des moustiques les rendent moins sensibles aux insecticides. Cela peut se produire lorsque des mutations affectent les gènes qui produisent les protéines attaquées par les insecticides.

Une autre façon dont les moustiques résistent aux insecticides est la Résistance métabolique. Dans ce cas, leur corps peut décomposer les insecticides plus efficacement. Cela implique diverses enzymes, comme les cytochromes P450, qui aident à détoxifier ces substances nocives. Un troisième moyen est la résistance de la cuticule, qui se produit lorsque la couche externe du moustique devient plus épaisse ou plus imperméable en raison de dépôts accrus de certains produits chimiques, rendant plus difficile l'entrée des insecticides.

Focus sur les pattes des moustiques

Des recherches ont souligné l'importance des pattes des moustiques dans la résistance aux insecticides. Comme les pattes sont les premières parties du corps à toucher les surfaces recouvertes d'insecticides, elles jouent un rôle clé dans la capacité d'un insecticide à pénétrer le corps du moustique. Si les insecticides peuvent passer à travers la cuticule des pattes, ils peuvent affecter le système nerveux du moustique et entraîner sa mort.

Certaines études ont montré que certaines enzymes, y compris les cytochromes P450, se trouvent dans les pattes des moustiques. Des découvertes récentes indiquent que ces enzymes ne sont pas seulement présentes, mais aussi plus actives chez les moustiques résistants aux insecticides.

Cette étude a examiné spécifiquement les pattes des moustiques résistants au Deltaméthrine. Nous avons utilisé des méthodes comme la transcriptomique et la protéomique pour explorer l'expression des gènes et des protéines dans ces pattes. Cette approche nous a permis d'identifier quelles enzymes et protéines spécifiques pourraient être impliquées dans les mécanismes de résistance.

Comprendre l'expression des gènes et des protéines dans les pattes des moustiques

En comparant l'expression des gènes dans les pattes de moustiques résistants et sensibles, nous avons identifié des milliers de gènes exprimés différemment. Parmi ceux-ci, plusieurs gènes de cytochrome P450 étaient surexprimés dans les pattes résistantes, indiquant leur rôle potentiel dans la résistance.

Nous avons trouvé que deux gènes particuliers, CYP325G4 et CYP6AA9, étaient beaucoup plus actifs dans les pattes des moustiques résistants par rapport aux sensibles. Ça pourrait suggérer que ces gènes aident les moustiques à résister aux insecticides en détoxifiant les insecticides ou en modifiant la structure des pattes.

En passant au niveau des protéines, nous avons également identifié un certain nombre de protéines exprimées différemment entre les moustiques résistants et sensibles. Comme pour les résultats d'expression des gènes, des protéines spécifiques de cytochrome P450 étaient de nouveau plus présentes dans les pattes résistantes.

Lien entre gènes et protéines

Une analyse de corrélation entre les gènes et les protéines a révélé que plusieurs protéines étaient exprimées différemment à ces deux niveaux. Les protéines de cytochrome P450 CYP325G4 et CYP6AA9, surexprimées, ont encore été soulignées. Cette cohérence entre les niveaux d'ARNm et de protéines soutient l'idée que ces enzymes jouent un rôle important pour aider les moustiques à résister aux insecticides.

Le rôle des enzymes spécifiques

Pour comprendre comment CYP325G4 et CYP6AA9 contribuent à la résistance, nous avons silencié leur expression chez les moustiques. Cette méthode, appelée interférence ARN, permet aux chercheurs de réduire ou d'éliminer l'activité d'un gène spécifique. Après avoir silencié ces gènes, nous avons observé une augmentation de la sensibilité au deltaméthrine chez les moustiques, confirmant leur implication dans la résistance.

Fait intéressant, le silençage de CYP325G4 a entraîné une diminution de l'activité enzymatique liée à la détoxification des insecticides. Cela suggère que CYP325G4 est crucial pour la résistance métabolique. D'autre part, le silençage de CYP6AA9 a également entraîné une sensibilité accrue au deltaméthrine, confirmant aussi son rôle.

Impact sur la structure de la cuticule

L'examen de la structure des pattes de moustiques a montré que le silençage de CYP325G4 entraînait des cuticules plus fines. Cela implique que CYP325G4 pourrait contribuer à l'épaississement de la couche protectrice externe des pattes. Une cuticule plus épaisse peut fournir une barrière supplémentaire contre les insecticides.

En revanche, le groupe siCYP6AA9 n'a pas montré de changements significatifs dans la structure de la cuticule, suggérant que son rôle pourrait être plus axé sur les voies métaboliques plutôt que sur la formation de la cuticule.

Explorer le lien avec les hydrocarbures

La structure et la composition de la cuticule des moustiques sont étroitement liées à la synthèse des hydrocarbures, qui sont essentielles pour former une barrière protectrice. Nous avons examiné comment le silençage des activités enzymatiques de CYP325G4 et CYP6AA9 affectait l'expression de plusieurs gènes clés impliqués dans la synthèse des hydrocarbures. Notre analyse a indiqué que le silençage de CYP325G4 entraînait une réduction de l'expression de divers gènes jouant un rôle dans la production de ces hydrocarbures. En revanche, le silençage de CYP6AA9 a montré des augmentations de certains de ces gènes.

Implications pour la gestion de la résistance

Les résultats de cette étude indiquent que CYP325G4 et CYP6AA9 contribuent de manière significative aux mécanismes de résistance chez les moustiques. CYP325G4 jouerait potentiellement un double rôle, aidant à la fois à la résistance métabolique et à la structure de la cuticule. Pendant ce temps, CYP6AA9 semble principalement impliqué dans la résistance métabolique.

En ciblant les rôles spécifiques de ces enzymes, des stratégies pour gérer la résistance aux insecticides pourraient être développées. Comprendre ces mécanismes peut aider les autorités sanitaires et les chercheurs à créer de meilleures approches pour contrôler les populations de moustiques et réduire le fardeau des maladies transmises par ces insectes.

Conclusion

La résistance croissante des moustiques aux insecticides pose un défi majeur pour le contrôle des maladies. En se concentrant sur les mécanismes de résistance à travers l'examen des rôles d'enzymes spécifiques, nous pouvons obtenir des informations précieuses pour développer des stratégies efficaces afin de combattre ces insectes têtus. Comprendre la fonction des pattes des moustiques et comment elles interagissent avec les insecticides sera essentiel pour façonner les futures mesures de contrôle des vecteurs.

Source originale

Titre: The dual resistance mechanism of CYP325G4 and CYP6AA9 in Culex pipiens pallens legs according to transcriptome and proteome analysis

Résumé: Mosquitoes within the Culex pipiens complex play a crucial role in human disease transmission. Insecticides, especially pyrethroids, are used to control these vectors. Mosquito legs are the main entry point and barrier for insecticides to gain their neuronal targets. However, the resistance mechanism in mosquito legs is unclear. Herein, we employed transcriptomic analyses and isobaric tags for relative and absolute quantitation techniques to investigate the resistance mechanism, focusing on Cx. pipiens legs. We discovered 2346 differentially expressed genes (DEGs) between deltamethrin-resistant (DR) and deltamethrin-sensitive (DS) mosquito legs, including 41 cytochrome P450 genes. In the same comparison, we identified 228 differentially expressed proteins (DEPs), including six cytochrome P450 proteins). Combined transcriptome and proteome analysis revealed only two upregulated P450 genes, CYP325G4 and CYP6AA9. The main clusters of DEGs and DEPs were associated with metabolic processes, such as cytochrome P450-mediated metabolism of drugs and xenobiotics. Transcription analysis revealed high CYP325G4 and CYP6AA9 expression in the DR strain at 72 hours post-eclosion compared with that in the DS strain, particularly in the legs. Mosquitoes knocked down for CYP325G4 were more sensitive to deltamethrin than the controls. CYP325G4 knockdown reduced the expression of several chlorinated hydrocarbon (CHC)-related genes, which altered the cuticle thickness and structure. Conversely, CYP6AA9 knockdown increased CHC gene expression without altering cuticle thickness and structure. P450 activity analysis demonstrated that CYP325G4 and CYP6AA9 contributed to metabolic resistance in the midgut and legs. This study identified CYP325G4 as a novel mosquito deltamethrin resistance factor, being involved in both metabolic and cuticular resistance mechanisms. The previously identified CYP6AA9 was investigated for its involvement in metabolic resistance and potential cuticular resistance in mosquito legs. These findings enhance our comprehension of resistance mechanisms, identifying P450s as promising targets for the future management of mosquito vector resistance, and laying a theoretical groundwork for mosquito resistance management. Author SummaryCulex pipiens mosquitoes are the primary vector of the filamentous nematode, Wuchereria bancrofti and also involved in the transmission of other pathogens, such as West Nile virus (WNV), avian malarias, and avian pox virus. Insecticides, particularly pyrethroids, continue to be the primary method to control these significant vectors. Worryingly, resistance to insecticides has become widespread and is rapidly intensifying in Culex mosquitoes throughout China, posing a threat to the efficacy of insecticides. Legs are the main sites of contact with ITNs and sprayed insecticides, and the insecticides have to penetrate the leg cuticle to reach their targets.Therefore, the resistance mechanisms in mosquito legs deserve further investigation. Several reports have found a certain amount of P450 in insect legs. Unfortunately, none of the above reports have conducted further functional studies on P450s in the legs. Here, we have identified two P450 enzymes, CYP325G4 and CYP6AA9, through the integrated analysis of transcriptomics and proteomics. CYP325G4 enriched in the cuticle of resistant mosquitoes might possess a dual resistance mechanism involving metabolic resistance and cuticle resistance. CYP6AA9 was slightly different, possibly exerting metabolic resistance as its main function and also being involved in cuticle synthesis. Understanding the dual resistance mechanism of P450s in the metabolism of pyrethroid insecticides will have an important role in optimizing vector control strategies.

Auteurs: Yan Sun, Y. Xu, J. Du, K. Zhang, J. Li, F. Zou, X. Li, Y. Meng, Y. Chen, L. Tao, F. Zhao, L. Ma, B. Shen, D. Zhou, G. Yan, C. Zhu

Dernière mise à jour: 2024-05-14 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.13.593821

Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.13.593821.full.pdf

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

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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