Les appendices qui dépassent de la tête d’un moustique contiennent les systèmes sensoriels qui représentent la quasi-totalité de sa capacité à détecter et à répondre à un large éventail de signaux chimiques essentiels à sa reproduction et à sa survie. Au niveau moléculaire, ces systèmes reposent sur des gènes qui composent trois familles de récepteurs chimiosensoriels. Ces gènes comprennent des récepteurs gustatifs (de goût), des récepteurs ionotropes et des récepteurs olfactifs qui facilitent collectivement un large éventail de comportements essentiels.
Pour mieux comprendre comment ces voies chimiosensorielles aident le moustique porteur du paludisme Anopheles coluzzii à transmettre la maladie, LJ Zwiebel, chaire Cornelius Vanderbilt et professeur de sciences biologiques et son laboratoire ont utilisé les techniques d’édition de gènes CRISPR pour créer des moustiques mutants dans lesquels ils pourraient cartographier et caractériser fonctionnellement le rôle d’un gène IR d’une importance cruciale connu sous le nom d’Ir76b.
« Bien que CRISPR soit largement utilisé dans d’autres organismes modèles, il reste techniquement exigeant chez les moustiques anophèles », a déclaré Zi Ye, co-premier auteur et étudiant diplômé du laboratoire de Zwiebel. « Nous avons réussi à introduire délicatement des composants CRISPR dans des œufs de moustiques avec une micro-injection, grâce à laquelle des éléments génétiques ont été insérés avec précision dans le locus Ir76b pour perturber et localiser l’expression des gènes. »
En raison de travaux antérieurs à Vanderbilt et dans d’autres universités, le laboratoire de Zwiebel avait de bonnes raisons de croire que Ir76b agit comme un co-récepteur crucial nécessaire pour former des complexes IR actifs sur les appendices de la tête du moustique. Les données qu’ils ont recueillies ont soutenu cette croyance.
« Nous montrons que les moustiques femelles ont besoin des voies infrarouges pour les réponses olfactives et probablement gustatives aux amines, qui sont une famille diversifiée de composés chimiques qui comprend notamment l’ammoniac, un composant important de l’odeur corporelle humaine qui attire les moustiques piqueurs », a déclaré Zwiebel, qui a également est professeur de pharmacologie. « Encore plus convaincant, nous avons découvert que les moustiques anophèles ont besoin d’un comportement Ir76b pour s’accoupler et pour prendre un repas de sang (la succion réelle et non la morsure). »
Les données révèlent des rôles discrets d’Ir76b dans les voies olfactives et gustatives, mettant en lumière une cible moléculaire potentielle pour la conception de nouvelles stratégies de contrôle des vecteurs de maladies.
« Une découverte passionnante que nous avons trouvée est l’activité inhabituellement améliorée de la réponse neuronale de l’antenne du moustique à plusieurs amines, qui sont des composants de la sueur humaine », a déclaré Alex Liu, co-premier auteur de cette étude et chercheur postdoctoral au laboratoire de Zwiebel.
Les maladies transmises par les moustiques telles que le paludisme persistent depuis l’aube de l’humanité. Pour une grande partie du monde en développement, ces maladies constituent une crise sanitaire mondiale persistante et existentielle, responsable du décès de plus de 500 000 personnes par an. Cette recherche et d’autres centrées sur les moustiques ouvrent la porte au développement d’une autre approche pour réduire les maladies transmises par les moustiques.
« Ces données indiquent les interactions complexes entre le système chimiosensoriel des moustiques et son comportement », a déclaré Zwiebel. « Cela indique également une nouvelle cible pour contrôler la transmission du paludisme et d’autres maladies par les moustiques. »
L’étude paraît aujourd’hui dans Actes de l’Académie nationale des sciences.
Zi Ye et al, Rôles discrets du corécepteur ionotrope Ir76b impact olfaction, alimentation sanguine et accouplement chez le moustique vecteur du paludisme Anopheles coluzzii, Actes de l’Académie nationale des sciences (2022). DOI : 10.1073/pnas.2112385119