Lors d'un précédent projet mené en Thaïlande, évaluant l'efficacité des huiles essentielles de souchet rond (Cyperus rotundus), de galanga et de cannelle contre les moustiques, il a été constaté que ces huiles présentaient une bonne activité antimoustique contre Aedes aegypti. Dans le but de réduire l'utilisation des méthodes traditionnelles de lutte contre les moustiques, des études ont été menées afin de réduire leur recours.insecticidesAfin d'améliorer la lutte contre les populations de moustiques résistants, cette étude visait à identifier la synergie potentielle entre les effets adulticides de l'oxyde d'éthylène et la toxicité de la perméthrine sur les moustiques Aedes aegypti, y compris les souches résistantes et sensibles aux pyréthroïdes.
Afin d'évaluer la composition chimique et l'activité bactéricide des huiles essentielles extraites des rhizomes de *C. rotundus* et d'*A. galanga*, ainsi que de l'écorce de *C. verum*, contre la souche sensible Muang Chiang Mai (MCM-S) et la souche résistante Pang Mai Dang (PMD-R), un bioessai sur des moustiques adultes actifs d'*Aedes aegypti* a également été réalisé avec le mélange huile essentielle-perméthrine pour étudier son activité synergique.
La caractérisation chimique par GC-MS a permis d'identifier 48 composés dans les huiles essentielles de Cyperus rotundus, A. galanga et C. verum, représentant respectivement 80,22 %, 86,75 % et 97,24 % des composants totaux. Le cypérène (14,04 %), le β-bisabolène (18,27 %) et le cinnamaldéhyde (64,66 %) sont les principaux composants des huiles de souchet, de galanga et balsamique, respectivement. Lors de tests de mortalité bactéricide sur des adultes, les vésicules extracellulaires de C. rotundus, A. galanga et C. verum se sont révélées efficaces contre Ae. Les valeurs de DL50 de MCM-S et PMD-R contre Aedes aegypti étaient respectivement de 10,05 et 9,57 μg/mg femelles, 7,97 et 7,94 μg/mg femelles, et 3,30 et 3,22 μg/mg femelles. L'efficacité de MCM-S et PMD-R contre les adultes d'Aedes aegypti dans ces huiles essentielles était proche de celle du butoxyde de pipéronyle (PBO, DL50 = 6,30 et 4,79 μg/mg femelles, respectivement), mais inférieure à celle de la perméthrine (DL50 = 0,44 et 3,70 ng/mg femelles, respectivement). Cependant, des bioessais combinés ont révélé une synergie entre les huiles essentielles et la perméthrine. Une synergie significative avec la perméthrine contre deux souches de moustiques Aedes aegypti a été observée dans les extraits microscopiques de Caryophyllus rotundus et d'Aedes galanga. L'ajout d'huiles essentielles de C. rotundus et d'A. galanga a réduit significativement les valeurs de DL50 de la perméthrine sur les souris MCM-S, les faisant passer de 0,44 à 0,07 ng/mg et 0,11 ng/mg chez les femelles, respectivement, avec des rapports de synergie (RS) de 6,28 et 4,00, respectivement. De plus, ces huiles ont également réduit significativement les valeurs de DL50 de la perméthrine sur les souris PMD-R, les faisant passer de 3,70 à 0,42 ng/mg et 0,003 ng/mg chez les femelles, respectivement, avec des RS de 8,81 et 1233,33, respectivement.
L'association d'oxyde d'éthylène et de perméthrine présente un effet synergique pour renforcer la toxicité chez les adultes de deux souches de moustiques Aedes. Aedes aegypti démontre le potentiel de l'oxyde d'éthylène comme synergiste pour améliorer l'efficacité des insecticides, notamment lorsque les composés traditionnels sont inefficaces ou inadaptés.
Le moustique Aedes aegypti (Diptera : Culicidae) est le principal vecteur de la dengue et d’autres maladies virales infectieuses telles que la fièvre jaune, le chikungunya et le virus Zika, constituant une menace importante et persistante pour l’humanité [1, 2]. Le virus de la dengue est la fièvre hémorragique pathogène la plus grave chez l’homme, avec environ 5 à 100 millions de cas par an et plus de 2,5 milliards de personnes exposées au risque dans le monde [3]. Les épidémies de cette maladie infectieuse pèsent lourdement sur les populations, les systèmes de santé et les économies de la plupart des pays tropicaux [1]. Selon le ministère thaïlandais de la Santé, 142 925 cas de dengue et 141 décès ont été recensés dans tout le pays en 2015, soit plus de trois fois le nombre de cas et de décès enregistrés en 2014 [4]. Malgré des données historiques, la dengue a été éradiquée ou fortement réduite par le moustique Aedes. Suite à la maîtrise d'Aedes aegypti [5], les taux d'infection ont augmenté de façon spectaculaire et la maladie s'est propagée à travers le monde, notamment en raison de plusieurs décennies de réchauffement climatique. L'élimination et le contrôle d'Ae. aedes aegypti sont relativement difficiles car il s'agit d'un moustique vecteur domestique qui s'accouple, se nourrit, se repose et pond ses œufs dans et autour des habitations humaines pendant la journée. De plus, ce moustique a la capacité de s'adapter aux changements ou perturbations environnementales causés par des événements naturels (tels que la sécheresse) ou par des mesures de contrôle humaines, et peut retrouver ses effectifs initiaux [6, 7]. Étant donné que les vaccins contre la dengue n'ont été approuvés que récemment et qu'il n'existe aucun traitement spécifique contre la dengue, la prévention et la réduction du risque de transmission de la dengue reposent entièrement sur la maîtrise des moustiques vecteurs et l'élimination des contacts humains avec ces vecteurs.
L'utilisation de produits chimiques pour la lutte contre les moustiques joue aujourd'hui un rôle important en santé publique, en tant que composante essentielle d'une gestion intégrée et globale des vecteurs. Parmi les méthodes chimiques les plus courantes figurent l'utilisation d'insecticides peu toxiques agissant sur les larves (larvicides) et les moustiques adultes (adidocides). La lutte contre les larves par la réduction des gîtes larvaires et l'utilisation régulière de larvicides chimiques, tels que les organophosphorés et les régulateurs de croissance des insectes, est considérée comme importante. Cependant, les impacts environnementaux négatifs associés aux pesticides de synthèse et leur entretien complexe et exigeant en main-d'œuvre demeurent une préoccupation majeure [8, 9]. La lutte antivectorielle active traditionnelle, notamment la lutte contre les adultes, reste le moyen de contrôle le plus efficace lors des épidémies virales, car elle permet d'éradiquer rapidement et à grande échelle les vecteurs de maladies infectieuses, ainsi que de réduire la durée de vie et la longévité des populations vectorielles locales [3, 10]. Quatre classes d'insecticides chimiques – les organochlorés (dont le DDT), les organophosphorés, les carbamates et les pyréthroïdes – constituent la base des programmes de lutte antivectorielle, les pyréthroïdes étant considérés comme la classe la plus efficace. Ils sont très efficaces contre divers arthropodes et présentent une faible toxicité pour les mammifères. Actuellement, les pyréthroïdes de synthèse constituent la majorité des pesticides commerciaux, représentant environ 25 % du marché mondial des pesticides [11, 12]. La perméthrine et la deltaméthrine sont des insecticides pyréthroïdes à large spectre utilisés dans le monde entier depuis des décennies pour lutter contre divers ravageurs d'importance agricole et médicale [13, 14]. Dans les années 1950, le DDT a été choisi comme produit chimique de référence pour le programme national thaïlandais de lutte contre les moustiques. Suite à son utilisation généralisée dans les zones d'endémie palustre, la Thaïlande a progressivement abandonné le DDT entre 1995 et 2000 et l'a remplacé par deux pyréthroïdes : la perméthrine et la deltaméthrine [15, 16]. Ces insecticides pyréthroïdes ont été introduits au début des années 1990 pour lutter contre le paludisme et la dengue, principalement par le biais de moustiquaires imprégnées et de l'utilisation de brumisateurs thermiques et de pulvérisations à très faible toxicité [14, 17]. Cependant, leur efficacité a diminué en raison de la forte résistance des moustiques et du manque d'adhésion du public, lié aux préoccupations sanitaires et environnementales concernant les produits chimiques de synthèse. Ceci représente un défi majeur pour le succès des programmes de lutte contre les vecteurs de maladies [14, 18, 19]. Pour améliorer l'efficacité de cette stratégie, des contre-mesures opportunes et appropriées sont nécessaires. Les procédures de gestion recommandées comprennent la substitution de substances naturelles, la rotation des produits chimiques de différentes classes, l'ajout de synergistes et le mélange ou l'application simultanée de produits chimiques de différentes classes [14, 20, 21]. Il est donc urgent de trouver et de développer une alternative et un synergiste écologiques, pratiques et efficaces, et cette étude vise à répondre à ce besoin.
Les insecticides d'origine naturelle, notamment ceux à base de composants végétaux, ont démontré leur potentiel dans l'évaluation des alternatives actuelles et futures de lutte contre les moustiques [22, 23, 24]. Plusieurs études ont montré qu'il est possible de contrôler d'importants vecteurs de moustiques grâce à l'utilisation de produits végétaux, en particulier d'huiles essentielles, comme agents adulticides contre les adultes. Des propriétés adulticides contre certaines espèces importantes de moustiques ont été mises en évidence dans de nombreuses huiles végétales telles que celles de céleri, de cumin, de zedoaria, d'anis, de poivre de Sichuan, de thym, de Schinus terebinthifolia, de Cymbopogon citratus, de Cymbopogon schoenanthus, de Cymbopogon giganteus, de Chenopodium ambrosioides, de Cochlospermum planchonii, d'Eucalyptus tereticornis, d'Eucalyptus citriodora, de Cananga odorata et de Petroselinum criscum [25, 26, 27, 28, 29, 30]. L'oxyde d'éthylène est désormais utilisé non seulement seul, mais aussi en association avec des extraits végétaux ou des pesticides de synthèse existants, ce qui engendre différents degrés de toxicité. Les combinaisons d'insecticides traditionnels, tels que les organophosphorés, les carbamates et les pyréthroïdes, avec l'oxyde d'éthylène ou des extraits végétaux, présentent des effets toxiques synergiques ou antagonistes et se sont révélées efficaces contre les vecteurs de maladies et les ravageurs [31, 32, 33, 34, 35]. Cependant, la plupart des études sur les effets toxiques synergiques des associations de composés phytochimiques, avec ou sans produits chimiques de synthèse, ont été menées sur des insectes vecteurs et ravageurs agricoles plutôt que sur des moustiques d'importance médicale. De plus, la plupart des travaux sur les effets synergiques des associations plantes-insecticides de synthèse contre les moustiques vecteurs se sont concentrés sur l'effet larvicide.
Dans une étude précédente menée par les auteurs dans le cadre d'un projet de recherche en cours sur le criblage d'intimicides issus de plantes alimentaires indigènes de Thaïlande, les oxydes d'éthylène extraits de Cyperus rotundus, du galanga et de la cannelle ont montré une activité potentielle contre les moustiques adultes d'Aedes aegypti [36]. La présente étude visait donc à évaluer l'efficacité des huiles essentielles isolées de ces plantes médicinales contre les moustiques Aedes aegypti, y compris les souches résistantes et sensibles aux pyréthroïdes. L'effet synergique de mélanges binaires d'oxyde d'éthylène et de pyréthroïdes de synthèse, efficaces chez les adultes, a également été analysé afin de réduire l'utilisation d'insecticides traditionnels et d'accroître la résistance aux moustiques vecteurs, en particulier contre Aedes aegypti. Cet article présente la caractérisation chimique des huiles essentielles efficaces et leur potentiel à renforcer la toxicité de la perméthrine de synthèse contre les moustiques Aedes aegypti, sur des souches sensibles (MCM-S) et résistantes (PMD-R) aux pyréthroïdes.
Les rhizomes de *C. rotundus* et d’*A. galanga*, ainsi que l’écorce de *C. verum* (Fig. 1), utilisés pour l’extraction d’huile essentielle, ont été achetés auprès de fournisseurs de plantes médicinales de la province de Chiang Mai, en Thaïlande. L’identification scientifique de ces plantes a été réalisée en collaboration avec M. James Franklin Maxwell, botaniste à l’herbier du département de biologie de la faculté des sciences de l’université de Chiang Mai (CMU), dans la province de Chiang Mai, en Thaïlande, et avec la scientifique Wannari Charoensap, du département de pharmacie de la faculté de pharmacie de l’université Carnegie Mellon. Des spécimens de référence de chaque plante sont conservés au département de parasitologie de la faculté de médecine de l’université Carnegie Mellon pour des analyses ultérieures.
Les échantillons végétaux ont été séchés individuellement à l'ombre pendant 3 à 5 jours dans un espace ouvert et bien ventilé, à une température ambiante d'environ 30 ± 5 °C, afin d'éliminer toute trace d'humidité avant l'extraction des huiles essentielles naturelles. 250 g de chaque échantillon végétal sec ont été broyés mécaniquement en une poudre grossière, puis utilisés pour l'extraction des huiles essentielles par distillation à la vapeur. L'appareil de distillation était composé d'un chauffe-ballon électrique, d'un ballon à fond rond de 3000 mL, d'une colonne d'extraction, d'un condenseur et d'un système de refroidissement Cool Ace (Eyela Cool Ace CA-1112 CE, Tokyo Rikakikai Co. Ltd., Tokyo, Japon). 1600 mL d'eau distillée et 10 à 15 billes de verre ont été ajoutés au ballon, puis le mélange a été chauffé à environ 100 °C à l'aide d'un chauffe-ballon électrique pendant au moins 3 heures, jusqu'à distillation complète et sans production supplémentaire d'huiles essentielles. La couche EO a été séparée de la phase aqueuse à l'aide d'un entonnoir à décanter, séchée sur du sulfate de sodium anhydre (Na2SO4) et conservée dans une bouteille brune scellée à 4°C jusqu'à ce que la composition chimique et l'activité adulte soient examinées.
La composition chimique des huiles essentielles a été déterminée simultanément au bioessai de la substance active. L'analyse qualitative a été réalisée à l'aide d'un système GC-MS composé d'un chromatographe en phase gazeuse Hewlett-Packard 7890A (Wilmington, CA, États-Unis) équipé d'un détecteur de masse à simple quadripôle (Agilent Technologies, Wilmington, CA, États-Unis) et d'un spectromètre de masse MSD 5975C (EI) (Agilent Technologies).
Colonne chromatographique : DB-5MS (30 m × diamètre interne : 0,25 mm × épaisseur du film : 0,25 µm). La durée totale de l’analyse GC-MS était de 20 minutes. Les conditions d’analyse étaient les suivantes : températures de l’injecteur et de la ligne de transfert : 250 °C et 280 °C, respectivement ; la température du four était programmée pour augmenter de 50 °C à 250 °C à une vitesse de 10 °C/min ; le gaz vecteur était l’hélium ; le débit était de 1,0 ml/min ; le volume d’injection était de 0,2 µL (1/10 % en volume dans CH₂Cl₂, rapport de division : 100:1). Un système d’ionisation électronique d’une énergie d’ionisation de 70 eV a été utilisé pour la détection GC-MS. La gamme d’acquisition était de 50 à 550 unités de masse atomique (uma) et la vitesse de balayage était de 2,91 scans/s. Les pourcentages relatifs des composants sont exprimés en pourcentages normalisés par la surface du pic. L'identification des ingrédients des huiles essentielles repose sur leur indice de rétention (IR). L'IR a été calculé à l'aide de l'équation de Van den Dool et Kratz [37] pour la série des n-alcanes (C8-C40) et comparé aux indices de rétention issus de la littérature [38] et des bases de données (NIST 2008 et Wiley 8NO8). L'identité des composés présentés, notamment leur structure et leur formule moléculaire, a été confirmée par comparaison avec des échantillons authentiques disponibles.
Les standards analytiques de perméthrine synthétique et de butoxyde de pipéronyle (PBO, témoin positif dans les études de synergie) ont été achetés auprès de Sigma-Aldrich (Saint-Louis, Missouri, États-Unis). Les kits de dépistage pour adultes de l'Organisation mondiale de la Santé (OMS) et les doses diagnostiques de papier imprégné de perméthrine (0,75 %) ont été achetés auprès du Centre de lutte antivectorielle de l'OMS à Penang, en Malaisie. Tous les autres produits chimiques et réactifs utilisés étaient de qualité analytique et provenaient d'établissements locaux de la province de Chiang Mai, en Thaïlande.
Les moustiques utilisés comme organismes tests dans le bioessai sur adultes étaient des moustiques Aedes aegypti de laboratoire, capables de se reproduire librement, notamment la souche sensible Muang Chiang Mai (MCM-S) et la souche résistante Pang Mai Dang (PMD-R). La souche MCM-S a été obtenue à partir d'échantillons locaux prélevés dans la région de Muang Chiang Mai, province de Chiang Mai, Thaïlande, et est conservée dans la salle d'entomologie du Département de parasitologie de la Faculté de médecine de l'Université de Chiang Mai (CMU) depuis 1995 [39]. La souche PMD-R, résistante à la perméthrine, a été isolée de moustiques sauvages initialement collectés à Ban Pang Mai Dang, district de Mae Tang, province de Chiang Mai, Thaïlande, et est conservée dans le même institut depuis 1997 [40]. Les souches PMD-R ont été cultivées sous pression de sélection afin de maintenir les niveaux de résistance par exposition intermittente à 0,75 % de perméthrine, en utilisant le kit de détection de l'OMS avec quelques modifications [41]. Chaque souche d'Ae. Des moustiques Aedes aegypti ont été élevés individuellement en laboratoire, dans des conditions exemptes d'agents pathogènes, à une température de 25 ± 2 °C, une humidité relative de 80 ± 10 % et une photopériode de 14 h de lumière et 10 h d'obscurité. Environ 200 larves ont été placées dans des bacs en plastique (33 cm de long, 28 cm de large et 9 cm de haut) remplis d'eau du robinet, à raison de 150 à 200 larves par bac, et nourries deux fois par jour avec des croquettes pour chien stérilisées. Les vers adultes ont été maintenus dans des cages humides et nourris en continu avec une solution aqueuse de saccharose à 10 % et une solution de sirop multivitaminé à 10 %. Les moustiques femelles se nourrissent régulièrement de sang pour pondre leurs œufs. Les femelles âgées de deux à cinq jours n'ayant pas encore prélevé de sang peuvent être utilisées en continu dans les essais biologiques expérimentaux sur les adultes.
Un test de toxicité dose-réponse des huiles essentielles (HE) a été réalisé sur des moustiques femelles adultes Aedes aegypti, MCM-S et PMD-R, selon une méthode topique modifiée d'après le protocole standard de l'OMS pour les tests de sensibilité [42]. Les HE de chaque plante ont été diluées en série dans un solvant approprié (par exemple, éthanol ou acétone) afin d'obtenir une gamme graduée de 4 à 6 concentrations. Après anesthésie au dioxyde de carbone (CO₂), les moustiques ont été pesés individuellement. Les moustiques anesthésiés ont ensuite été maintenus immobiles sur du papier filtre sec, placé sur une plaque froide spécialement conçue à cet effet et observé sous un stéréomicroscope afin d'éviter toute réactivation pendant la procédure. Pour chaque traitement, 0,1 µl de solution d'HE a été appliqué sur le pronotum supérieur de la femelle à l'aide d'un microdistributeur portatif Hamilton (700 Series Microliter™, Hamilton Company, Reno, NV, États-Unis). Vingt-cinq femelles ont été traitées avec chaque concentration, la mortalité variant de 10 % à 95 % pour au moins 4 concentrations différentes. Les moustiques traités avec le solvant ont servi de témoins. Afin de prévenir toute contamination des échantillons, le papier filtre a été remplacé pour chaque huile essentielle testée. Les doses utilisées dans ces bioessais sont exprimées en microgrammes d'huile essentielle par milligramme de poids corporel de femelles vivantes. L'activité du PBO adulte a également été évaluée de la même manière que celle des huiles essentielles, le PBO servant de témoin positif dans les expériences de synergie. Les moustiques traités, dans tous les groupes, ont été placés dans des gobelets en plastique et nourris avec une solution de saccharose à 10 % et un sirop multivitaminé à 10 %. Tous les bioessais ont été réalisés à 25 ± 2 °C et 80 ± 10 % d'humidité relative et répétés quatre fois avec des témoins. La mortalité durant la période d'élevage de 24 heures a été vérifiée et confirmée par l'absence de réaction du moustique à une stimulation mécanique, puis enregistrée sur la base de la moyenne de quatre répétitions. Les traitements expérimentaux ont été répétés quatre fois pour chaque échantillon, avec différents lots de moustiques. Les résultats ont été synthétisés et utilisés pour calculer le taux de mortalité, qui a permis de déterminer la dose létale à 24 heures par analyse probit.
L'effet anticide synergique de l'huile essentielle (HE) et de la perméthrine a été évalué par un test de toxicité locale [42], comme décrit précédemment. La perméthrine a été préparée à la concentration souhaitée à l'aide d'acétone ou d'éthanol, ainsi qu'un mélange binaire d'HE et de perméthrine (HE-perméthrine : perméthrine mélangée à de l'HE à la concentration DL25). Les kits de test (perméthrine et HE-perméthrine) ont été évalués sur les souches MCM-S et PMD-R d'Aedes aegypti. Vingt-cinq moustiques femelles ont reçu quatre doses de perméthrine chacune afin de tester son efficacité contre les adultes, chaque traitement étant répété quatre fois. Pour identifier les synergistes potentiels de l'HE, quatre à six doses de HE-perméthrine ont été administrées à chacune des 25 femelles, chaque application étant répétée quatre fois. Un traitement PBO-perméthrine (perméthrine mélangée à du PBO à la concentration DL25) a également servi de témoin positif. Les doses utilisées dans ces bioessais sont exprimées en nanogrammes d'échantillon par milligramme de poids corporel de femelles vivantes. Quatre évaluations expérimentales ont été réalisées pour chaque souche de moustique sur des lots élevés individuellement. Les données de mortalité ont été regroupées et analysées par la méthode Probit afin de déterminer la dose létale à 24 heures.
Le taux de mortalité a été ajusté selon la formule d'Abbott [43]. Les données ajustées ont été analysées par régression Probit à l'aide du logiciel statistique SPSS (version 19.0). Les valeurs létales de 25 %, 50 %, 90 %, 95 % et 99 % (DL25, DL50, DL90, DL95 et DL99, respectivement) ont été calculées avec leurs intervalles de confiance à 95 % (IC à 95 %). La significativité et les différences entre les échantillons testés ont été évaluées par le test du χ² ou le test U de Mann-Whitney pour chaque essai biologique. Les résultats ont été considérés comme statistiquement significatifs pour p < 0,05.< 0,05. Le coefficient de résistance (RR) est estimé au niveau DL50 à l'aide de la formule suivante [12] :
Un RR > 1 indique une résistance, et un RR ≤ 1 indique une sensibilité. La valeur du rapport de synergie (SR) de chaque candidat synergiste est calculée comme suit [34, 35, 44] :
Ce facteur divise les résultats en trois catégories : une valeur SR de 1 ± 0,05 est considérée comme n’ayant aucun effet apparent, une valeur SR > 1,05 est considérée comme ayant un effet synergique, et une valeur SR de 0,05 indique un effet synergique. Une huile liquide jaune clair peut être obtenue par distillation à la vapeur des rhizomes de C. rotundus et A. galanga et de l’écorce de C. verum. Les rendements calculés sur la masse sèche étaient respectivement de 0,15 %, 0,27 % (m/m) et 0,54 % (v/v) (tableau 1). L’étude par GC-MS de la composition chimique des huiles de C. rotundus, A. galanga et C. verum a montré la présence de 19, 17 et 21 composés, qui représentaient respectivement 80,22 %, 86,75 % et 97,24 % de tous les composants (tableau 2). Les composés de l'huile de rhizome de C. lucidum sont principalement constitués de cypéronène (14,04 %), suivi de carralène (9,57 %), d'α-capsellane (7,97 %) et d'α-capsellane (7,53 %). Le principal composant chimique de l'huile de rhizome de galanga est le β-bisabolène (18,27 %), suivi de l'α-bergamotène (16,28 %), du 1,8-cinéole (10,17 %) et du pipéronol (10,09 %). Quant à l'huile d'écorce de C. verum, elle est principalement composée de cinnamaldéhyde (64,66 %), tandis que l'acétate de cinnamyle (6,61 %), l'α-copaène (5,83 %) et le 3-phénylpropionaldéhyde (4,09 %) sont considérés comme des ingrédients mineurs. Les structures chimiques du cyperne, du β-bisabolène et du cinnamaldéhyde sont les principaux composés de C. rotundus, A. galanga et C. verum, respectivement, comme le montre la figure 2.
Les résultats de l'évaluation de l'activité de trois huiles essentielles (HE) sur les moustiques adultes Aedes aegypti sont présentés dans le tableau 3. Toutes les HE ont montré une activité létale sur les moustiques Aedes aegypti (MCM-S) à différentes doses et pour différentes espèces. L'HE la plus efficace est celle de C. verum, suivie de celles d'A. galanga et de C. rotundus, avec des DL50 respectives de 3,30, 7,97 et 10,05 μg/mg de femelles MCM-S, légèrement supérieures à celles observées chez les femmes (3,22 μg/mg [U = 1, Z = -0,775, p = 0,667], 7,94 μg/mg [U = 2, Z = 0, p = 1] et 9,57 μg/mg [PMD-R]). Cela correspond à un effet légèrement supérieur du PBO sur les adultes de la souche PMD-R par rapport à la souche MSM-S, avec des DL50 respectives de 4,79 et 6,30 μg/mg femelles (U = 0, Z = -2,021, P = 0,057). On peut calculer que les DL50 de C. verum, A. galanga, C. rotundus et du PBO contre PMD-R sont respectivement environ 0,98, 0,99, 0,95 et 0,76 fois inférieures à celles contre MCM-S. Ainsi, cela indique que la sensibilité au PBO et à l'huile essentielle est relativement similaire entre les deux souches d'Aedes. Bien que PMD-R soit plus sensible que MCM-S, la sensibilité d'Aedes aegypti n'est pas significative. En revanche, les deux souches d'Aedes présentent une sensibilité très différente à la perméthrine (Tableau 4). Le lignée PMD-R a démontré une résistance significative à la perméthrine (DL50 = 0,44 ng/mg chez les femmes), avec une DL50 de 3,70 ng/mg supérieure à celle de la lignée MCM-S (DL50 = 0,44 ng/mg chez les femmes) (U = 0, Z = -2,309, p = 0,029). Bien que la lignée PMD-R soit beaucoup moins sensible à la perméthrine que la lignée MCM-S, sa sensibilité au PBO et aux huiles de C. verum, A. galanga et C. rotundus est légèrement supérieure à celle de la lignée MCM-S.
Comme observé lors du bioessai sur population adulte de la combinaison HE-perméthrine, les mélanges binaires de perméthrine et d'HE (DL25) ont montré soit une synergie (valeur SR > 1,05), soit aucun effet (valeur SR = 1 ± 0,05). Effets complexes d'un mélange HE-perméthrine sur des moustiques albinos adultes. Les souches d'Aedes aegypti MCM-S et PMD-R sont présentées dans le tableau 4 et la figure 3. L'ajout d'huile de C. verum a légèrement réduit la DL50 de la perméthrine contre MCM-S et légèrement augmenté la DL50 contre PMD-R, respectivement à 0,44–0,42 ng/mg et de 3,70 à 3,85 ng/mg chez les femmes. En revanche, l'ajout d'huiles de C. rotundus et d'A. galanga a significativement réduit la DL50 de la perméthrine sur MCM-S, la faisant passer de 0,44 à 0,07 (U = 0, Z = -2,309, p = 0,029) et à 0,11 (U = 0, Z = -2,309, p = 0,029) ng/mg chez les femmes. À partir des valeurs de DL50 de MCM-S, les valeurs de SR du mélange huile essentielle-perméthrine après ajout d'huiles de C. rotundus et d'A. galanga étaient respectivement de 6,28 et 4,00. En conséquence, la DL50 de la perméthrine contre PMD-R a diminué significativement, passant de 3,70 à 0,42 (U = 0, Z = -2,309, p = 0,029) et à 0,003 avec l'ajout d'huiles de C. rotundus et d'A. galanga (U = 0, Z = -2,337, p = 0,029) ng/mg femelle. Le rapport de stimulation (RS) de la perméthrine combinée à C. rotundus contre PMD-R était de 8,81, tandis que celui du mélange galanga-perméthrine était de 1233,33. Par rapport à la souche MCM-S, la DL50 du témoin positif PBO a diminué de 0,44 à 0,26 ng/mg (femelles) et de 3,70 ng/mg (femelles) à 0,65 ng/mg (U = 0, Z = -2,309, p = 0,029) pour la souche MCM-S et la souche PMD-R (U = 0, Z = -2,309, p = 0,029). Les valeurs de SR du mélange PBO-perméthrine pour les souches MCM-S et PMD-R étaient respectivement de 1,69 et 5,69. Ces résultats indiquent que les huiles de C. rotundus et d'A. galanga, ainsi que le PBO, augmentent davantage la toxicité de la perméthrine que l'huile de C. verum pour les souches MCM-S et PMD-R.
Activité (DL50) chez les adultes des huiles essentielles (HE), du peroxyde de pyréthroïde (PBO), de la perméthrine (PE) et de leurs combinaisons contre les souches de moustiques Aedes aegypti sensibles (MCM-S) et résistantes (PMD-R) aux pyréthroïdes.
[45]. Les pyréthroïdes de synthèse sont utilisés dans le monde entier pour lutter contre la quasi-totalité des arthropodes d'importance agricole et médicale. Cependant, en raison des conséquences néfastes de l'utilisation d'insecticides de synthèse, notamment le développement et la généralisation de la résistance chez les moustiques, ainsi que l'impact à long terme sur la santé et l'environnement, il est désormais urgent de réduire l'utilisation des insecticides de synthèse traditionnels et de développer des alternatives [35, 46, 47]. Outre la protection de l'environnement et de la santé humaine, les insecticides botaniques présentent l'avantage d'une sélectivité élevée, d'une disponibilité mondiale et d'une facilité de production et d'utilisation, ce qui les rend plus intéressants pour la lutte contre les moustiques [32, 48, 49]. Cette étude, en plus d'élucider les caractéristiques chimiques d'huiles essentielles efficaces par analyse GC-MS, a également évalué la puissance des huiles essentielles adultes et leur capacité à potentialiser la toxicité de la perméthrine de synthèse chez *Aedes aegypti*, sur des souches sensibles (MCM-S) et résistantes (PMD-R) aux pyréthroïdes.
La caractérisation par GC-MS a révélé que le cyperène (14,04 %), le β-bisabolène (18,27 %) et le cinnamaldéhyde (64,66 %) étaient les principaux composants des huiles de *C. rotundus*, *A. galanga* et *C. verum*, respectivement. Ces composés chimiques présentent diverses activités biologiques. Ahn et al. [50] ont rapporté que le 6-acétoxycyperène, isolé du rhizome de *C. rotundus*, agit comme un composé antitumoral et peut induire l'apoptose caspase-dépendante dans les cellules cancéreuses ovariennes. Le β-bisabolène, extrait de l'huile essentielle de myrrhe, présente une cytotoxicité spécifique contre les cellules tumorales mammaires humaines et murines, *in vitro* et *in vivo* [51]. Le cinnamaldéhyde, obtenu à partir d'extraits naturels ou synthétisé en laboratoire, possède des propriétés insecticides, antibactériennes, antifongiques, anti-inflammatoires, immunomodulatrices, anticancéreuses et antiangiogéniques [52].
Les résultats du test biologique d'activité dose-dépendante chez les adultes ont démontré le bon potentiel des huiles essentielles testées et ont montré que les souches de moustiques Aedes aegypti MCM-S et PMD-R présentaient une sensibilité similaire aux huiles essentielles et à la perméthrine. Une comparaison de l'efficacité des huiles essentielles et de la perméthrine a révélé que cette dernière possède un effet allercide plus marqué : les valeurs de DL50 sont de 0,44 et 3,70 ng/mg chez les femelles pour les souches MCM-S et PMD-R, respectivement. Ces résultats sont corroborés par de nombreuses études montrant que les pesticides naturels, en particulier les produits d'origine végétale, sont généralement moins efficaces que les substances de synthèse [31, 34, 35, 53, 54]. Ceci pourrait s'expliquer par le fait que les premiers sont une combinaison complexe de principes actifs et inactifs, tandis que les seconds sont un composé actif unique purifié. Cependant, la diversité et la complexité des principes actifs naturels, aux mécanismes d'action variés, peuvent renforcer l'activité biologique ou freiner l'apparition de résistances chez les populations hôtes [55, 56, 57]. De nombreux chercheurs ont rapporté le potentiel antimoustique de C. verum, A. galanga et C. rotundus, ainsi que de leurs composants tels que le β-bisabolène, le cinnamaldéhyde et le 1,8-cinéole [22, 36, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64]. Cependant, une analyse de la littérature a révélé qu'aucun rapport antérieur ne faisait état d'un effet synergique de ces composés avec la perméthrine ou d'autres insecticides de synthèse contre les moustiques du genre Aedes, notamment Aedes aegypti.
Dans cette étude, des différences significatives de sensibilité à la perméthrine ont été observées entre les deux souches d'Aedes aegypti. La souche MCM-S est sensible à la perméthrine, tandis que la souche PMD-R y est beaucoup moins sensible, avec un taux de résistance de 8,41. Comparée à la souche MCM-S, la souche PMD-R est moins sensible à la perméthrine mais plus sensible à l'huile essentielle (HE), ce qui justifie la réalisation d'études complémentaires visant à améliorer l'efficacité de la perméthrine par son association avec l'HE. Un bioessai synergique basé sur l'association de deux substances, réalisé sur des adultes, a montré que les mélanges binaires d'HE et de perméthrine réduisaient ou augmentaient la mortalité des adultes d'Aedes aegypti. L'ajout d'huile de Cannabis verum a légèrement diminué la DL50 de la perméthrine contre la souche MCM-S, mais a légèrement augmenté la DL50 contre la souche PMD-R, avec des valeurs de SR respectives de 1,05 et 0,96. Ceci indique que l'huile de C. verum n'a pas d'effet synergique ou antagoniste sur la perméthrine lors des tests effectués sur les souches MCM-S et PMD-R. En revanche, les huiles de C. rotundus et d'A. galanga ont montré un effet synergique significatif en réduisant considérablement les valeurs de DL50 de la perméthrine sur MCM-S et PMD-R. Lorsque la perméthrine a été combinée aux huiles essentielles de C. rotundus et d'A. galanga, les valeurs de SR du mélange huile essentielle-perméthrine pour MCM-S étaient respectivement de 6,28 et 4,00. De plus, lorsque la perméthrine a été évaluée contre PMD-R en combinaison avec C. rotundus (SR = 8,81) ou A. galanga (SR = 1233,33), les valeurs de SR ont augmenté significativement. Il est à noter que C. rotundus et A. galanga ont tous deux augmenté significativement la toxicité de la perméthrine contre PMD-R d'Ae. aegypti. De même, le PBO a augmenté la toxicité de la perméthrine, avec des valeurs de SR de 1,69 et 5,69 pour les souches MCM-S et PMD-R, respectivement. Étant donné que C. rotundus et A. galanga présentaient les valeurs de SR les plus élevées, ils ont été considérés comme les meilleurs synergistes pour potentialiser la toxicité de la perméthrine sur les souches MCM-S et PMD-R, respectivement.
Plusieurs études antérieures ont rapporté l'effet synergique de combinaisons d'insecticides de synthèse et d'extraits de plantes contre diverses espèces de moustiques. Un bioessai larvicide contre Anopheles stensi, réalisé par Kalayanasundaram et Das [65], a montré que le fenthion, un organophosphoré à large spectre, était associé à Cleodendron inerme, Pedalium murax et Parthenium hysterophorus. Une synergie significative a été observée entre les extraits, avec un facteur de synergie (FS) de 1,31, 1,38, 1,40, 1,48, 1,61 et 2,23, respectivement. Lors d'un criblage larvicide de 15 espèces de mangroves, l'extrait à l'éther de pétrole de racines échasses de mangrove s'est révélé le plus efficace contre Culex quinquefasciatus, avec une CL50 de 25,7 mg/L [66]. L'effet synergique de cet extrait et de l'insecticide botanique pyrèthre a également été rapporté, réduisant la CL50 du pyrèthre contre les larves de C. quinquefasciatus de 0,132 mg/L à 0,107 mg/L. De plus, un facteur de substitution (SF) de 1,23 a été utilisé dans cette étude [34, 35, 44]. L'efficacité combinée de l'extrait de racine de Solanum citron et de plusieurs insecticides de synthèse (par exemple, le fenthion, la cyperméthrine (un pyréthroïde de synthèse) et le timethphos (un larvicide organophosphoré)) contre les moustiques Anopheles a été évaluée [54] et C. quinquefasciatus [34]. L'utilisation combinée de cyperméthrine et d'un extrait à l'éther de pétrole de fruit jaune a montré un effet synergique sur la cyperméthrine à tous les ratios. Le ratio le plus efficace était la combinaison binaire 1:1, avec des valeurs de CL50 et de SF de 0,0054 ppm et 6,83, respectivement, par rapport à An. Stephen West [54]. Alors qu'un mélange binaire 1:1 de S. xanthocarpum et de téméphos était antagoniste (SF = 0,6406), la combinaison S. xanthocarpum-fenthion (1:1) présentait une activité synergique contre C. quinquefasciatus avec un SF de 1,3125 [34]. Tong et Blomquist [35] ont étudié les effets de l'oxyde d'éthylène végétal sur la toxicité du carbaryl (un carbamate à large spectre) et de la perméthrine pour les moustiques Aedes aegypti. Les résultats ont montré que l'oxyde d'éthylène provenant d'agar, de poivre noir, de genévrier, d'immortelle, de santal et de sésame augmentait la toxicité du carbaryl pour les moustiques Aedes. Les valeurs de SR des larves d'Aedes aegypti varient de 1,0 à 7,0. En revanche, aucune des huiles essentielles (HE) n'était toxique pour les moustiques Aedes adultes. À ce jour, aucun effet synergique n'a été observé pour la combinaison d'Aedes aegypti et d'HE-carbaryl. Le PBO a été utilisé comme témoin positif pour renforcer la toxicité du carbaryl contre les moustiques Aedes. Les valeurs de SR des larves et des adultes d'Aedes aegypti sont respectivement de 4,9 à 9,5 et de 2,3. Seuls les mélanges binaires de perméthrine et d'HE ou de PBO ont été testés pour leur activité larvicide. Le mélange HE-perméthrine a présenté un effet antagoniste, tandis que le mélange PBO-perméthrine a présenté un effet synergique contre les larves d'Aedes aegypti. Cependant, les expériences de dose-réponse et l'évaluation du SR pour les mélanges PBO-perméthrine n'ont pas encore été réalisées. Bien que peu de résultats aient été obtenus concernant les effets synergiques des combinaisons phytosynthétiques contre les moustiques vecteurs, ces données confirment les résultats existants, ouvrant la voie à l'ajout de synergistes non seulement pour réduire la dose appliquée, mais aussi pour accroître l'efficacité insecticide. De plus, les résultats de cette étude ont démontré pour la première fois que les huiles de C. rotundus et d'A. galanga, en synergie, exercent une efficacité significativement supérieure contre les souches de moustiques Aedes sensibles et résistantes aux pyréthrinoïdes, comparativement au PBO, lorsqu'elles sont combinées à la perméthrine. Cependant, des résultats inattendus de l'analyse synergique ont montré que l'huile de C. verum présentait la plus forte activité anti-adultes contre les deux souches d'Aedes. De façon surprenante, l'effet toxique de la perméthrine sur Aedes aegypti s'est avéré insuffisant. Les variations observées dans les effets toxiques et synergiques pourraient être dues, en partie, à l'exposition à différents types et concentrations de composés bioactifs présents dans ces huiles.
Malgré les efforts déployés pour comprendre comment améliorer l'efficacité, les mécanismes de synergie restent obscurs. Les différences d'efficacité et de potentiel synergique pourraient s'expliquer par des variations dans la composition chimique des produits testés et par des différences de sensibilité des moustiques liées à leur statut et au développement de résistances. Des différences existent entre les composants majoritaires et minoritaires de l'oxyde d'éthylène testés dans cette étude, et certains de ces composés ont démontré des effets répulsifs et toxiques contre divers ravageurs et vecteurs de maladies [61, 62, 64, 67, 68]. Cependant, les principaux composés caractérisés dans les huiles de C. rotundus, A. galanga et C. verum, tels que le cyperne, le β-bisabolène et le cinnamaldéhyde, n'ont pas été testés dans le cadre de cette étude quant à leurs activités anti-adultes et synergiques respectives contre Aedes aegypti. Par conséquent, des études complémentaires sont nécessaires pour isoler les principes actifs présents dans chaque huile essentielle et élucider leur efficacité insecticide et leurs interactions synergiques contre ce moustique vecteur. En général, l'activité insecticide dépend de l'action et de la réaction entre les poisons et les tissus de l'insecte. Ce processus peut être simplifié en trois étapes : la pénétration dans la peau et les membranes des organes cibles, l'activation (interaction avec la cible) et la détoxification des substances toxiques [57, 69]. Par conséquent, la synergie des insecticides, qui se traduit par une efficacité accrue des combinaisons de toxiques, requiert au moins l'une de ces catégories, comme une pénétration accrue, une activation plus importante des composés accumulés ou une détoxification moins réduite du principe actif du pesticide. Par exemple, la tolérance énergétique retarde la pénétration à travers la cuticule épaissie, et la résistance biochimique, telle qu'un métabolisme accru des insecticides observé chez certaines souches d'insectes résistantes [70, 71], en est un exemple. L'efficacité significative des huiles essentielles pour augmenter la toxicité de la perméthrine, notamment contre la PMD-R, pourrait indiquer une solution au problème de la résistance aux insecticides par interaction avec les mécanismes de résistance [57, 69, 70, 71]. Tong et Blomquist [35] ont corroboré les résultats de cette étude en démontrant une interaction synergique entre les huiles essentielles et les pesticides de synthèse. Chez *Aedes aegypti*, il existe des preuves d'une activité inhibitrice contre les enzymes de détoxification, notamment les monooxygénases du cytochrome P450 et les carboxylestérases, étroitement liées au développement de la résistance aux pesticides traditionnels. Le PBO est non seulement décrit comme un inhibiteur métabolique de la monooxygénase du cytochrome P450, mais il améliore également la pénétration des insecticides, comme le démontre son utilisation comme témoin positif dans des études de synergie [35, 72]. Il est intéressant de noter que le 1,8-cinéole, un des principaux composants de l'huile de galanga, est connu pour ses effets toxiques sur les insectes [22, 63, 73] et qu'il a été rapporté qu'il présentait des effets synergiques dans plusieurs domaines de la recherche sur l'activité biologique [74, 75, 76, 77]. De plus, le 1,8-cinéole, en association avec divers médicaments, dont la curcumine [78], le 5-fluorouracile [79], l'acide méfénamique [80] et la zidovudine [81], présente également un effet favorisant la perméation in vitro. Ainsi, le rôle potentiel du 1,8-cinéole dans l'action insecticide synergique ne se limite pas à celui de principe actif, mais s'étend à celui d'agent de pénétration. Compte tenu de la synergie accrue avec la perméthrine, notamment contre la PMD-R, les effets synergiques des huiles de galanga et de trichosanthes observés dans cette étude pourraient résulter d'interactions avec les mécanismes de résistance, c'est-à-dire une perméabilité accrue au chlore. Les pyréthroïdes augmentent l'activation des composés accumulés et inhibent les enzymes de détoxification telles que les monooxygénases du cytochrome P450 et les carboxylestérases. Toutefois, ces aspects nécessitent des études complémentaires afin d'élucider le rôle spécifique des huiles essentielles et de leurs composés isolés (seuls ou en association) dans les mécanismes de synergie.
En 1977, une augmentation de la résistance à la perméthrine a été signalée chez les principales populations de vecteurs en Thaïlande. Au cours des décennies suivantes, l'utilisation de la perméthrine a été largement remplacée par d'autres pyréthroïdes, notamment la deltaméthrine [82]. Cependant, la résistance des vecteurs à la deltaméthrine et à d'autres classes d'insecticides est extrêmement fréquente dans tout le pays en raison d'une utilisation excessive et persistante [14, 17, 83, 84, 85, 86]. Pour lutter contre ce problème, il est recommandé de faire tourner ou de réutiliser les pesticides mis au rebut qui étaient auparavant efficaces et moins toxiques pour les mammifères, comme la perméthrine. Actuellement, bien que l'utilisation de la perméthrine ait été réduite dans les récents programmes nationaux de lutte contre les moustiques, une résistance à la perméthrine est toujours présente chez les populations de moustiques. Cela pourrait être dû à l'exposition des moustiques aux produits antiparasitaires domestiques commerciaux, qui contiennent principalement de la perméthrine et d'autres pyréthroïdes [14, 17]. Par conséquent, la réutilisation réussie de la perméthrine nécessite le développement et la mise en œuvre de stratégies visant à réduire la résistance des vecteurs. Bien qu'aucune des huiles essentielles testées individuellement dans cette étude n'ait été aussi efficace que la perméthrine, leur association avec celle-ci a produit des effets synergiques impressionnants. Ceci est prometteur et suggère que l'interaction des huiles essentielles avec les mécanismes de résistance rend la combinaison de perméthrine et d'huiles essentielles plus efficace que l'insecticide ou l'huile essentielle seuls, notamment contre Aedes aegypti résistant à la perméthrine (PMD-R). Les avantages des mélanges synergiques, qui permettent d'accroître l'efficacité malgré l'utilisation de doses plus faibles pour la lutte antivectorielle, pourraient conduire à une meilleure gestion de la résistance et à une réduction des coûts [33, 87]. Ces résultats montrent avec satisfaction que les huiles essentielles d'A. galanga et de C. rotundus se sont avérées significativement plus efficaces que le PBO pour potentialiser la toxicité de la perméthrine chez les souches MCM-S et PMD-R, et constituent une alternative potentielle aux agents ergogéniques traditionnels.
Les huiles essentielles sélectionnées ont montré des effets synergiques significatifs, renforçant la toxicité chez les adultes d'Aedes aegypti résistants au PMD. L'huile de galanga, en particulier, présente un indice SR atteignant 1233,33, ce qui indique son fort potentiel en tant que synergiste pour améliorer l'efficacité de la perméthrine. Ceci pourrait encourager l'utilisation d'un nouveau produit naturel actif, contribuant ainsi à accroître l'utilisation de produits de lutte antivectorielle très efficaces. Ces résultats révèlent également le potentiel de l'oxyde d'éthylène comme synergiste alternatif pour améliorer efficacement les insecticides traditionnels et lutter contre les problèmes de résistance existants chez les moustiques. L'utilisation de plantes facilement disponibles dans les programmes de lutte antivectorielle permet non seulement de réduire la dépendance aux produits importés et coûteux, mais aussi de stimuler les initiatives locales visant à renforcer les systèmes de santé publique.
Ces résultats démontrent clairement l'effet synergique significatif produit par l'association d'oxyde d'éthylène et de perméthrine. Ils soulignent le potentiel de l'oxyde d'éthylène comme synergiste végétal dans la lutte contre les moustiques, en augmentant l'efficacité de la perméthrine contre ces insectes, notamment au sein des populations résistantes. Les développements et recherches futurs nécessiteront une bioanalyse synergique des huiles de galanga et d'alpinia et de leurs composés isolés, des combinaisons d'insecticides d'origine naturelle ou synthétique contre plusieurs espèces et stades de développement des moustiques, ainsi que des tests de toxicité sur les organismes non cibles. L'oxyde d'éthylène apparaît ainsi comme une alternative viable en tant que synergiste.
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Date de publication : 8 juillet 2024