Le paludisme demeure une cause majeure de mortalité et de maladie en Afrique, la plus lourde charge de morbidité touchant les enfants de moins de 5 ans. Le moyen le plus efficace de prévenir la maladie est la lutte antivectorielle insecticide ciblant les moustiques anophèles adultes. Grâce à l'utilisation généralisée de ces interventions, la résistance aux classes d'insecticides les plus couramment utilisées est désormais répandue en Afrique. Comprendre les mécanismes sous-jacents à ce phénotype est essentiel pour suivre la propagation de la résistance et développer de nouveaux outils pour la surmonter.
Dans cette étude, nous avons comparé la composition du microbiome des populations d’Anopheles gambiae, d’Anopheles cruzi et d’Anopheles arabiensis résistantes aux insecticides du Burkina Faso avec des populations sensibles aux insecticides, également d’Éthiopie.
Nous n’avons trouvé aucune différence dans la composition du microbiote entre les espèces résistantes aux insecticides et celles résistantes aux insecticides.insecticide-populations sensibles au Burkina Faso. Ce résultat a été confirmé par des études en laboratoire sur des colonies de deux pays du Burkina Faso. En revanche, chez les moustiques Anopheles arabiensis d'Éthiopie, des différences nettes dans la composition du microbiote ont été observées entre les moustiques morts et ceux ayant survécu à l'exposition aux insecticides. Pour étudier plus en détail la résistance de cette population d'Anopheles arabiensis, nous avons réalisé un séquençage de l'ARN et constaté une expression différentielle des gènes de détoxification associés à la résistance aux insecticides, ainsi que des modifications des canaux ioniques respiratoires, métaboliques et synaptiques.
Nos résultats suggèrent que dans certains cas, le microbiote peut contribuer au développement de la résistance aux insecticides, en plus des modifications du transcriptome.
Français Bien que la résistance soit souvent décrite comme une composante génétique du vecteur Anopheles, des études récentes ont montré que le microbiome change en réponse à l'exposition aux insecticides, suggérant un rôle de ces organismes dans la résistance. En effet, des études sur les moustiques vecteurs Anopheles gambiae en Amérique du Sud et en Amérique centrale ont montré des changements significatifs dans le microbiome épidermique après exposition aux pyréthroïdes, ainsi que des changements dans le microbiome global après exposition aux organophosphorés. En Afrique, la résistance aux pyréthroïdes a été associée à des changements dans la composition du microbiote au Cameroun, au Kenya et en Côte d'Ivoire, tandis que les Anopheles gambiae adaptés au laboratoire ont montré des changements dans leur microbiote après sélection pour la résistance aux pyréthroïdes. De plus, un traitement expérimental avec des antibiotiques et l'ajout de bactéries connues chez des moustiques Anopheles arabiensis colonisés en laboratoire ont montré une tolérance accrue aux pyréthroïdes. Ensemble, ces données suggèrent que la résistance aux insecticides pourrait être liée au microbiome du moustique et que cet aspect de la résistance aux insecticides pourrait être exploité pour la lutte contre les vecteurs de maladies.
Dans cette étude, nous avons utilisé le séquençage 16S pour déterminer si le microbiote des moustiques colonisés en laboratoire et collectés sur le terrain en Afrique de l'Ouest et de l'Est différait entre ceux qui ont survécu et ceux qui sont morts après exposition au pyréthroïde deltaméthrine. Dans le contexte de la résistance aux insecticides, la comparaison du microbiote de différentes régions d'Afrique avec différentes espèces et différents niveaux de résistance peut aider à comprendre les influences régionales sur les communautés microbiennes. Les colonies de laboratoire provenaient du Burkina Faso et étaient élevées dans deux laboratoires européens différents (An. coluzzii en Allemagne et An. arabiensis au Royaume-Uni), les moustiques du Burkina Faso représentaient les trois espèces du complexe d'espèces An. gambiae, et les moustiques d'Éthiopie représentaient An. arabiensis. Ici, nous montrons qu'Anopheles arabiensis d'Éthiopie présentait des signatures de microbiote distinctes chez les moustiques vivants et morts, tandis qu'Anopheles arabiensis du Burkina Faso et de deux laboratoires n'en présentait pas. L'objectif de cette étude est d'étudier plus en détail la résistance aux insecticides. Nous avons séquencé l'ARN des populations d'Anopheles arabiensis et constaté une surexpression des gènes associés à la résistance aux insecticides, tandis que les gènes liés à la respiration étaient généralement altérés. L'intégration de ces données avec celles d'une seconde population d'Éthiopie a permis d'identifier des gènes clés de détoxification dans la région. Une comparaison plus poussée avec Anopheles arabiensis du Burkina Faso a révélé des différences significatives dans les profils transcriptomiques, mais a néanmoins permis d'identifier quatre gènes clés de détoxification surexprimés en Afrique.
Français Les moustiques vivants et morts de chaque espèce de chaque région ont ensuite été séquencés à l'aide du séquençage 16S et les abondances relatives ont été calculées. Aucune différence dans la diversité alpha n'a été observée, indiquant aucune différence dans la richesse des unités taxonomiques opérationnelles (OTU) ; cependant, la diversité bêta variait significativement entre les pays, et les termes d'interaction pour le pays et le statut vivant/mort (PANOVA = 0,001 et 0,008, respectivement) indiquaient qu'une diversité existait entre ces facteurs. Aucune différence dans la variance bêta n'a été observée entre les pays, indiquant des variances similaires entre les groupes. Le graphique d'échelle multivariée de Bray-Curtis (Figure 2A) a montré que les échantillons étaient largement séparés par emplacement, mais il y avait quelques exceptions notables. Plusieurs échantillons de la communauté An. arabiensis et un échantillon de la communauté An. coluzzii chevauchaient un échantillon du Burkina Faso, tandis qu'un échantillon des échantillons An. arabiensis du Burkina Faso chevauchait l'échantillon de la communauté An. arabiensis, ce qui peut indiquer que le microbiote d'origine a été maintenu de manière aléatoire sur de nombreuses générations et dans plusieurs régions. Français Les échantillons du Burkina Faso n'étaient pas clairement séparés par espèce ; cette absence de ségrégation était attendue puisque les individus ont été regroupés par la suite malgré leur origine dans des environnements larvaires différents. En effet, des études ont montré que le partage d'une niche écologique pendant le stade aquatique peut influencer de manière significative la composition du microbiote [50]. Il est intéressant de noter que, alors que les échantillons et les communautés de moustiques du Burkina Faso n'ont montré aucune différence dans la survie ou la mortalité des moustiques après exposition aux insecticides, les échantillons éthiopiens étaient clairement séparés, ce qui suggère que la composition du microbiote dans ces échantillons d'Anopheles est associée à la résistance aux insecticides. Les échantillons ont été collectés au même endroit, ce qui peut expliquer cette association plus forte.
La résistance aux insecticides pyréthroïdes est un phénotype complexe. Si les modifications du métabolisme et des cibles sont relativement bien étudiées, celles du microbiote commencent seulement à être explorées. Dans cette étude, nous montrons que les modifications du microbiote pourraient être plus importantes dans certaines populations. Nous caractérisons plus en détail la résistance aux insecticides chez Anopheles arabiensis de Bahir Dar et mettons en évidence des modifications des transcrits connus associés à la résistance, ainsi que des modifications significatives des gènes liés à la respiration, également mises en évidence lors d'une précédente étude de séquençage de l'ARN sur des populations d'Anopheles arabiensis d'Éthiopie. L'ensemble de ces résultats suggère que la résistance aux insecticides chez ces moustiques pourrait dépendre d'une combinaison de facteurs génétiques et non génétiques, probablement parce que les relations symbiotiques avec des bactéries indigènes pourraient compléter la dégradation des insecticides dans les populations présentant des niveaux de résistance plus faibles.
Des études récentes ont établi un lien entre l'augmentation de la respiration et la résistance aux insecticides, ce qui concorde avec les termes d'ontologie enrichis du RNAseq de Bahir Dar et les données éthiopiennes intégrées obtenues ici ; suggérant à nouveau que la résistance entraîne une augmentation de la respiration, soit comme cause, soit comme conséquence de ce phénotype. Si ces changements entraînent des différences dans le potentiel des espèces réactives de l'oxygène et de l'azote, comme suggéré précédemment, cela pourrait avoir un impact sur la compétence vectorielle et la colonisation microbienne par le biais d'une résistance bactérienne différentielle au piégeage des ROS par les bactéries commensales à long terme.
Les données présentées ici démontrent que le microbiote peut influencer la résistance aux insecticides dans certains environnements. Nous avons également démontré que les moustiques An. arabiensis en Éthiopie présentent des altérations transcriptomiques similaires conférant une résistance aux insecticides ; cependant, le nombre de gènes correspondant à ceux du Burkina Faso est faible. Plusieurs réserves subsistent quant aux conclusions tirées ici et dans d'autres études. Premièrement, une relation causale entre la survie des pyréthroïdes et le microbiote doit être démontrée par des études métabolomiques ou une transplantation de microbiote. De plus, la validation de candidats clés dans plusieurs populations de différentes régions doit être démontrée. Enfin, la combinaison des données transcriptomiques avec les données sur le microbiote par le biais d'études post-transplantation ciblées fournira des informations plus détaillées sur l'influence directe du microbiote sur le transcriptome des moustiques en ce qui concerne la résistance aux pyréthroïdes. Cependant, prises dans leur ensemble, nos données suggèrent que la résistance est à la fois locale et transnationale, soulignant la nécessité de tester de nouveaux produits insecticides dans plusieurs régions.
Date de publication : 24 mars 2025