Moustiques mâles stériles créés à l'aide de CRISPER / Cas9 –

Les moustiques sont l'un des plus grands ennemis de l'humanité, on estime qu'ils propagent des infections à près de 700 millions de personnes par an et causent plus d'un million de morts.

Le professeur distingué Craig Montell de l'UC Santa Barbara a fait une percée dans une technique de contrôle des populations d'Aedes aegypti, un moustique qui transmet la dengue, la fièvre jaune, le Zika et d'autres virus. L'étude, publiée dans le Actes de l'Académie nationale des sciences, documente la première utilisation de l'édition génique CRISPER / Cas9 pour cibler un gène spécifique lié à la fertilité chez les moustiques mâles. Les chercheurs ont alors pu discerner comment cette mutation pouvait supprimer la fertilité des moustiques femelles.

Montell et ses co-auteurs travaillaient à améliorer une pratique de lutte antivectorielle appelée technique d'insectes stériles (SIT). Pour gérer les populations, les scientifiques élèvent beaucoup d'insectes mâles stériles. Ils relâchent ensuite ces mâles en nombre qui submerge leurs homologues sauvages. L'idée est que les femelles qui s'accouplent avec des mâles stériles avant d'en trouver un fertile sont elles-mêmes rendues stériles, ce qui diminue la taille de la génération suivante. La répétition de cette technique à plusieurs reprises a le potentiel d'écraser la population. De plus, comme chaque génération est plus petite que la précédente, la libération d'un nombre similaire de mâles stériles a un effet plus fort au fil du temps.

La SIT s'est avérée efficace dans la lutte contre un certain nombre de ravageurs agricoles, y compris la mouche méditerranéenne (mouche méditerranéenne des fruits), un ravageur majeur en Californie. Elle a également été tentée avec des moustiques A. aegypti, originaires d'Afrique, mais qui sont depuis devenus envahissants dans de nombreuses régions du monde, en grande partie en raison du changement climatique et des voyages dans le monde.

Dans le passé, les scientifiques utilisaient des produits chimiques ou des radiations pour stériliser les mâles A. aegypti. «Il y a suffisamment de gènes qui affectent la fertilité pour qu'une simple approche aléatoire de l'explosion d'un grand nombre de gènes rende les mâles infertiles», a déclaré Montell, le professeur Duggan de biologie moléculaire, cellulaire et développementale. Cependant, les produits chimiques ou les radiations ont eu un tel impact sur la santé des animaux qu'ils réussissaient moins bien à s'accoupler avec les femelles, ce qui compromet l'efficacité de la technique des insectes stériles.

Montell a pensé qu'il devait y avoir une approche plus ciblée avec moins de dommages collatéraux. Lui et ses collègues, y compris les co-premiers auteurs Jieyan Chen et Junjie Luo, ont entrepris de muter un gène chez les moustiques qui causait spécifiquement la stérilité masculine sans affecter autrement la santé des insectes. Le meilleur candidat qu'ils ont trouvé était la b2-tubuline (B2t); la mutation du gène B2t apparenté chez les mouches des fruits est connue pour provoquer la stérilité des mâles.

À l'aide de CRISPER / Cas9, les chercheurs ont éliminé B2t chez le mâle A. aegypti. Ils ont constaté que les mâles mutants ne produisaient pas de spermatozoïdes, mais contrairement aux efforts précédents, les goujons stériles étaient par ailleurs complètement sains. Il y a eu un débat sur la question de savoir si le sperme – bien que le sperme défectueux des mâles stériles – était nécessaire pour rendre les moustiques femelles infertiles, ou si le transfert de liquide séminal était tout ce qu'il fallait.

Dans une expérience, les chercheurs ont introduit 15 mâles mutants dans un groupe de 15 femelles pendant 24 heures. Ensuite, ils ont échangé les mâles B2t contre 15 mâles de type sauvage et les ont laissés là-bas. "Essentiellement, toutes les femelles sont restées stériles", a déclaré Montell. Cela a confirmé que les mâles B2t pouvaient supprimer la fertilité féminine sans produire de sperme.

Ensuite, l'équipe a décidé de déterminer comment le timing jouait dans l'effet. Ils ont exposé les femelles à des mâles mutants pendant différentes durées. Les scientifiques ont remarqué peu de différence après 30 minutes, mais la fertilité féminine a rapidement baissé après cela. Montell a noté que les femelles ont copulé deux fois en moyenne, même pendant les 10 premières minutes. Cela lui a indiqué que les femelles doivent s'accoupler avec de nombreux mâles stériles avant d'être elles-mêmes rendues stériles.

La combinaison des femelles avec les mâles B2t pendant quatre heures a réduit la fertilité féminine à 20% des niveaux normaux. Après huit heures, les chiffres ont commencé à se stabiliser autour de 10%.

Avec les informations tirées des essais chronométrés, l'équipe a cherché à se rapprocher de la SIT dans des conditions plus naturelles. Ils ont ajouté simultanément différents ratios de mâles B2t et de type sauvage à une population de 15 femelles pendant une semaine, et ont enregistré la fertilité des femelles. Un rapport d'environ 5 ou 6 mâles stériles pour un mâle de type sauvage réduisait de moitié la fertilité des femelles. Un rapport de 15 pour 1 a réduit la fertilité à environ 20%, où elle s'est stabilisée.

Désormais, les populations d'Aedes aegypti pourraient facilement rebondir après une baisse de 80% de la fertilité, a fait remarquer Montell. Le succès de la SIT vient des lâchers successifs et successifs de mâles stériles, où chaque libération sera plus efficace que la précédente, car les mâles stériles représentent une proportion toujours croissante de la population.

Montell prévoit de continuer à enquêter sur les comportements d'accouplement et la fertilité des moustiques. Ils conçoivent un moyen de maintenir des stocks de mâles B2t afin qu'ils ne soient stériles que dans la nature et non en laboratoire. En outre, ils caractérisent le comportement d'accouplement des mâles pour découvrir de nouvelles façons de supprimer les populations de moustiques.

«Nous sommes devenus très intéressés par l'étude de nombreux aspects du comportement chez Aedes aegypti parce que ces moustiques ont un impact sur la santé de tant de gens», a déclaré Montell, qui a mené de nombreuses recherches sur les mouches des fruits dans le passé. "Il y a une pandémie chaque année de maladies transmises par les moustiques."

«Lorsque CRISPER / Cas9 est sorti il ​​y a plusieurs années, il a simplement offert de nouvelles opportunités de faire des choses que vous ne pouviez pas faire auparavant», a-t-il poursuivi. "Donc, le moment nous a paru venu de commencer à travailler sur Aedes aegypti."