Le paludisme demeure une cause majeure de mortalité et de morbidité en Afrique, touchant principalement les enfants de moins de 5 ans. Les moyens les plus efficaces de prévenir la maladie sont les insecticides antivectoriels ciblant les moustiques adultes du genre Anopheles. Du fait de l'utilisation généralisée de ces interventions, la résistance aux insecticides les plus couramment utilisés est désormais répandue sur tout le continent africain. Comprendre les mécanismes sous-jacents à ce phénomène est essentiel pour suivre la propagation de la résistance et développer de nouveaux outils pour la contrer.
Dans cette étude, nous avons comparé la composition du microbiome de populations d'Anopheles gambiae, d'Anopheles cruzi et d'Anopheles arabiensis résistantes aux insecticides du Burkina Faso avec celle de populations sensibles aux insecticides, également originaires d'Éthiopie.
Nous n'avons constaté aucune différence dans la composition du microbiote entre les plantes résistantes aux insecticides et les plantes non résistantes.insecticideDes populations sensibles ont été identifiées au Burkina Faso. Ce résultat a été confirmé par des études en laboratoire sur des colonies provenant de deux pays du Burkina Faso. En revanche, chez les moustiques Anopheles arabiensis d'Éthiopie, des différences marquées dans la composition du microbiote ont été observées entre les individus morts et ceux ayant survécu à l'exposition aux insecticides. Afin d'étudier plus en détail la résistance de cette population d'Anopheles arabiensis, nous avons réalisé un séquençage d'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.
Bien que la résistance soit souvent décrite comme une composante génétique du moustique vecteur Anopheles, des études récentes ont montré que le microbiome se modifie en réponse à l'exposition aux insecticides, suggérant un rôle de ces organismes dans la résistance. En effet, des études menées sur des moustiques vecteurs Anopheles gambiae en Amérique du Sud et centrale ont révélé des modifications significatives du microbiome épidermique après exposition aux pyréthroïdes, ainsi que des modifications du 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 des Anopheles gambiae adaptés au laboratoire ont présenté des modifications de leur microbiote après sélection pour la résistance aux pyréthroïdes. De plus, un traitement expérimental aux antibiotiques et l'ajout de bactéries connues à des moustiques Anopheles arabiensis colonisés en laboratoire ont montré une tolérance accrue aux pyréthroïdes. L'ensemble de ces données suggère 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 de moustiques colonisés en laboratoire et collectés sur le terrain en Afrique de l'Ouest et de l'Est différait entre ceux ayant survécu et ceux morts après exposition au pyréthroïde deltaméthrine. Dans le contexte de la résistance aux insecticides, la comparaison des microbiotes de différentes régions d'Afrique, présentant différentes espèces et différents niveaux de résistance, peut contribuer à la compréhension des influences régionales sur les communautés microbiennes. Les colonies de laboratoire provenaient du Burkina Faso et ont été élevées dans deux laboratoires européens différents (Anopheles coluzzii en Allemagne et Anopheles arabiensis au Royaume-Uni). Les moustiques du Burkina Faso représentaient les trois espèces du complexe d'espèces Anopheles gambiae, et ceux d'Éthiopie, Anopheles arabiensis. Nos résultats montrent qu'Anopheles arabiensis d'Éthiopie présentait des signatures microbiennes distinctes chez les moustiques vivants et morts, contrairement à Anopheles arabiensis du Burkina Faso et des deux laboratoires. L'objectif de cette étude est d'approfondir l'étude de la résistance aux insecticides. Nous avons réalisé un séquençage d'ARN sur 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 de transcription, mais a néanmoins permis d'identifier quatre gènes clés de détoxification surexprimés à travers l'Afrique.
Les moustiques vivants et morts de chaque espèce et de chaque région ont ensuite été séquencés par la méthode 16S, et les abondances relatives ont été calculées. Aucune différence de diversité alpha n'a été observée, indiquant une richesse en unités taxonomiques opérationnelles (OTU) similaire. En revanche, la diversité bêta variait significativement entre les pays, et les termes d'interaction entre le pays et le statut vivant/mort (PANOVA = 0,001 et 0,008, respectivement) ont révélé une diversité liée à ces facteurs. Aucune différence de variance bêta n'a été observée entre les pays, indiquant des variances similaires entre les groupes. Le graphique de mise à l'échelle multivariée de Bray-Curtis (Figure 2A) a montré que les échantillons étaient globalement bien répartis selon leur localisation, avec toutefois quelques exceptions notables. Plusieurs échantillons de la communauté d'Anopheles arabiensis et un échantillon de la communauté d'Anopheles coluzzii étaient communs avec un échantillon du Burkina Faso, tandis qu'un échantillon d'Anopheles arabiensis du Burkina Faso était commun avec un échantillon de la communauté d'Anopheles arabiensis. Ceci pourrait indiquer que le microbiote initial a été maintenu de manière aléatoire sur plusieurs générations et à travers différentes régions. Les échantillons du Burkina Faso n'étaient pas clairement séparés par espèce ; cette absence de séparation était prévisible puisque les individus ont été regroupés par la suite, bien qu'issus de différents environnements larvaires. En effet, des études ont montré que le partage d'une niche écologique durant le stade aquatique peut influencer significativement la composition du microbiote [50]. Il est intéressant de noter que, tandis que les échantillons et les communautés de moustiques du Burkina Faso ne présentaient aucune différence de survie ou de mortalité après exposition à un insecticide, les échantillons éthiopiens étaient clairement séparés, suggérant que la composition du microbiote de ces Anophèles est associée à la résistance aux insecticides. Les échantillons ayant été prélevés au même endroit, cette association plus forte pourrait s'expliquer.
La résistance aux insecticides pyréthroïdes est un phénotype complexe. Si les modifications du métabolisme et des cibles sont relativement bien étudiées, les altérations du microbiote commencent seulement à être explorées. Dans cette étude, nous montrons que ces altérations pourraient être plus importantes dans certaines populations. Nous caractérisons plus précisément la résistance aux insecticides chez Anopheles arabiensis de Bahir Dar et mettons en évidence des modifications de transcrits connus pour être associés à la résistance, ainsi que des modifications significatives de gènes liés à la respiration, également observées lors d'une précédente étude de séquençage d'ARN (RNA-seq) 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. Il est probable que les relations symbiotiques avec les bactéries indigènes compensent 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 dans les données RNAseq de Bahir Dar et les données éthiopiennes intégrées obtenues ici. Ces résultats suggèrent une fois de plus que la résistance entraîne une augmentation de la respiration, soit comme cause, soit comme conséquence de ce phénotype. Si ces modifications induisent des différences de potentiel en espèces réactives de l'oxygène et de l'azote, comme suggéré précédemment, cela pourrait impacter la compétence vectorielle et la colonisation microbienne via une résistance bactérienne différentielle à l'élimination des ROS par les bactéries commensales établies.
Les données présentées ici démontrent que le microbiote peut influencer la résistance aux insecticides dans certains environnements. Nous avons également montré que les moustiques Anopheles arabiensis en Éthiopie présentent des altérations transcriptomiques similaires conférant une résistance aux insecticides ; cependant, le nombre de gènes correspondant à ceux observés au Burkina Faso est faible. Plusieurs réserves subsistent quant aux conclusions de cette étude et d’autres travaux. Premièrement, une relation causale entre la survie aux pyréthroïdes et le microbiote doit être démontrée par des études métabolomiques ou par transplantation de microbiote. De plus, la validation de candidats clés dans plusieurs populations de différentes régions est nécessaire. Enfin, la combinaison de données transcriptomiques et microbiotiques, grâce à des études post-transplantation ciblées, permettra d’obtenir des informations plus précises sur l’influence directe du microbiote sur le transcriptome du moustique en ce qui concerne la résistance aux pyréthroïdes. Toutefois, l’ensemble de nos données suggère que la résistance est à la fois locale et transnationale, soulignant la nécessité de tester de nouveaux insecticides dans plusieurs régions.
Date de publication : 24 mars 2025