Les moustiques femelles disparaissent en quelques générations. © Jeeranan, Adobe Stock

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Un moustique génétiquement modifié qui élimine les femelles

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Des chercheurs ont mis au point des moustiques porteurs d'un gène qui détruit le chromosome X lors de la transmission. Associée au forçage génétique, cette modification aboutit à une population entièrement mâle au bout de quelques générations. Un nouvel espoir pour lutter contre les maladies transmissibles par les moustiques comme Zika, la dengue ou la malaria.

La malaria et les autres maladies véhiculées par les moustiques restent un enjeu de santé majeur dans de nombreux pays. Quelque 228 millions de personnes ont par exemple été touchées par le paludisme, dont 405.000 sont décédées. Au côté des moyens de lutte traditionnelle (insecticides, élimination des points d'eau, moustiquaires...), les chercheurs ont mis au point différentes techniques de génie génétique ayant pour objectif de rendre les moustiques stériles ou de les tuer, conduisant ainsi à leur extinction progressive. Plusieurs lâchers de moustiques génétiquement modifiés ont eu lieu au Brésil, ou au Burkina Faso, avec des résultats mitigés.

Le chromosome X détruit lors de la transmission par le moustique mâle

L'Imperial College de Londres va aujourd'hui un cran plus loin : plutôt que relâcher des moustiques possédant un gène rendant les mâles ou les femelles stériles après quelques générations, l'équipe a inséré un gène conduisant à l'élimination complète des femelles, qui sont les seules à piquer. Ils ont ici introduit une double modification : un gène qui supprime le chromosome X au cours de la transmission, et un gène de forçage génétique, qui « oblige » le gène introduit à être transmis. La modification est ainsi héritée dans près de 100 % des cas et non 50 % des cas comme on pourrait s'y attendre dans le cadre d'un accouplement normal.

Chez la femelle génétiquement modifiée (en rouge), seul le gène de forçage génétique (carré rouge) est actif. Chez le mâle, les deux allèles modifiés sont actifs, dont le deuxième qui détruit le chromosome X lors de la transmission (carré bleu). On aboutit ainsi à l’élimination progressive des femelles. © Alekos Simoni et al, Nature, 2020

Une population entièrement mâle après 10 à 14 générations

Comme les femelles ont besoin de deux chromosomes X, on obtient ainsi une population entièrement mâle au bout de 10 à 14 générations, d'après une modélisation effectuée par informatique. Et comme uniquement les femelles piquent, on supprime ainsi le vecteur de la maladie. La technique, décrite dans le journal Nature, n'est pas entièrement nouvelle. Mais elle avait jusqu'ici échoué car elle entraîne un conflit évolutif avec le reste du génome qui sélectionne des suppresseurs autosomiques ou des chromosomes sexuels résistants. La combinaison des deux allèles modifiés empêche cette résistance et induit également une baisse de la fertilité féminine, ce qui accroît la vitesse d'élimination des femelles, selon l'étude. « Il suffit ainsi de 2,5 % de moustiques porteurs de l'allèle au départ pour que la modification se propage à l'ensemble de la population », rapportent les chercheurs, qui ont mené plusieurs expériences en cage.

Des essais de plus grande envergure vont à présent être menés, mais toujours en milieu confiné, afin d'étudier le comportement des moustiques modifiés, par exemple sur la compétition pour la nourriture ou la dynamique d'accouplement. Le projet, que les chercheurs espèrent voir aboutir rapidement, est notamment financé par la Fondation Bill et Melinda Gates, qui a déjà investi plusieurs centaines de millions de dollars dans ces recherches ces dernières années.

  • Des moustiques portant un allèle suppresseur de chromosome X rendent une population entièrement mâle en l’espace de quelques générations.
  • Ce mécanisme n’induit pas de résistance et induit aussi une baisse de la fertilité féminine.
  • Un nouvel espoir pour lutter contre les maladies transmissibles par les moustiques comme Zika, la dengue ou la malaria.
Pour en savoir plus

Des moustiques stériles pour limiter les épidémies

Article de Nathalie Mayer publié le 23/07/2017

Verily, une entreprise américaine spécialisée dans la recherche sur les sciences de la vie (anciennement Google Life Sciences), vient de lancer un vaste plan de libération dans la nature de moustiques stériles. Objectif : endiguer la prolifération de moustiques, vecteurs de virus.

En France métropolitaine, le risque lié aux piqûres de moustiques n'est pas toujours pris au sérieux. Pourtant, ces petits insectes sont susceptibles de transmettre, notamment, le virus Zika, la dengue ou le chikungunya, engendrant ainsi des maladies particulièrement graves. De nombreuses recherches visent à mettre au point une méthode efficace pour enrayer les épidémies qui en résultent.

Une idée consiste à anéantir, le plus naturellement possible, les populations de moustiques à l'origine de la propagation de ces maladies. C'est justement ce qu'espère obtenir Verily (anciennement Google Life Sciences) en relâchant des colonies de moustiques un peu particulières.

Une image au microscope électronique en transmission de la bactérie Wolbachia dans une cellule d’insecte. © Scott O’Neill, Wikipédia, CC by-2.5

Verily et ses moustiques infectés par la bactérie Wolbachia

En effet, dans la nature, les moustiques mâles infectés par la bactérie Wolbachia deviennent stériles. Alors, Verily a décidé d'en élever des hordes pour les libérer ensuite à Fresno (Californie), sans risque de piqûre supplémentaire pour la population puisque les moustiques mâles ne piquent pas.

L'objectif est de relâcher, à partir d'aujourd'hui, pas moins d'un million de moustiques stériles chaque semaine pendant quelque vingt semaines consécutives. Les moustiques femelles avec lesquels ceux-ci s'accoupleront ne donneront jamais de descendance et la population totale devrait naturellement aller décroissante en peu de temps.

 


Des moustiques sans sperme contre le paludisme

 

Article de Bruno Scala, paru le 11/08/2011

Pour faire face au paludisme, fléau dévastateur, de nombreux espoirs de lutte sont placés dans l'utilisation de moustiques génétiquement modifiés. Une équipe de chercheurs a travaillé sur la mise au point de moustiques stériles, obtenant des résultats concluants.

Chaque année, le paludisme tue entre 1 et 3 millions de personnes soit environ un mort toutes les 30 secondes. On comprend pourquoi les scientifiques cherchent activement des solutions pour freiner voire éradiquer la propagation du paludisme.

Le principal responsable de ce fléau est le moustique Anopheles gambiae qui transmet l'agent pathogène (un protozoaire du genre Plasmodium) de la maladie. Le but des chercheurs est donc de diminuer les populations de moustiques. Jusqu'à présent, les produits chimiques représentaient la solution la plus commune mais pour des raisons sanitaires évidentes, les recherches portent de plus en plus sur des moyens de lutte non chimiques, en ayant recours à des moustiques génétiquement modifiés par exemple.

Nombre de morts à cause de la malaria en 2006, sur des populations de 1.000 personnes. © Organisation mondiale de la santé, 2009

Rendre les mâles stériles par modification génétique est une des solutions envisagées. Elle est sans danger pour les populations humaines et est en théorie particulièrement efficace. Si les mâles sont stériles, ils ne peuvent pas se reproduire et les populations de moustiques diminuent.

Des moustiques génétiquement modifiés

En revanche, la méthode est techniquement périlleuse. Il s'agit d'empêcher la production de sperme sans altérer les autres fonctions physiologiques de l'insecte. Concernant cette difficulté, il semble que les expériences de Janis Thailayil de l'Imperial College London et ses collègues soient un succès.

En utilisant une technique moléculaire (l'interférence ARN) qui consiste à insérer un brin d'ARN dans les embryons de moustiques, les chercheurs ont provoqué la désactivation d'un gène essentiel pour le développement des testicules, annihilant ainsi la production de spermatozoïdes.

Non seulement cette manipulation génétique n'a pas altéré les autres fonctions physiologiques des moustiques mâles, mais les tests en laboratoires, décrits dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences, ont en plus montré que les femelles réagissaient normalement à cette modification lors de la reproduction. Ce qui veut dire qu'une fois qu'elles se sont accouplées avec un mâle stérile, elles ne se rendent pas compte de la supercherie et ne se dirigent pas vers d'autres mâles.

Vers une production de masse ?

En outre, les femelles pondent un nombre normal d'œufs (non fécondés, bien entendu). À titre de comparaison, celles qui se sont accouplées avec des mâles stériles ont pondu dans 74 % des cas, avec une moyenne de 58 œufs, tandis que 83 % des femelles s'étant accouplées avec des mâles fertiles ont pondu, avec une moyenne de 49 œufs par ponte. Aucune différence significative, donc.

Bien sûr, les femelles qui ont pondu des œufs, qu'elles se soient accouplées avec un mâle stérile ou fertile, ont eu recours à des repas sanguins pour alimenter leur portée et ont donc potentiellement transmis le parasite responsable du paludisme. Mais c'est à la génération suivante que les résultats commencent à se faire sentir puisque les femelles pondent des œufs non fécondés.

Le problème majeur est qu'en l'absence de descendance, la modification génétique ne peut évidemment pas se transmettre. Ainsi, le défi est maintenant de produire des mâles stériles en grande quantité.

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Un moustique qui pique vu au microscope  Sur cette vidéo, on peut observer comment un moustique fait bouger sa trompe (ou proboscis, en marron) à la recherche d'un vaisseau sanguin dans la peau d'une souris anesthésiée. Contrairement à une seringue, celle-ci n'est pas rigide mais bel et bien souple. Il finit enfin par trouver son bonheur autour de la 20e seconde et commence à aspirer le sang qui passe à sa portée. © Choumet et al., Plos One, 2012 

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