Moustiques : l’animal le plus meurtrier au monde. Ces minuscules insectes volants sont des vecteurs de la dengue, de la fièvre jaune, du Zika, du paludisme et de nombreuses autres maladies qui affectent des millions de personnes dans le monde, avec une morbidité et une mortalité importantes. Parce qu’ils propagent des maladies lorsqu’ils mordent les gens, il est essentiel de comprendre leur comportement alimentaire pour réduire les dommages qu’ils causent.
Mais comment étudier le comportement alimentaire des moustiques sans leur donner un repas vivant ? Une collaboration entre l’Université Rice et l’Université Tulane aux États-Unis a mis au point un biomatériau qui pourrait éliminer le besoin de volontaires humains ou de sujets animaux dans la recherche sur les piqûres de moustiques.
« Plusieurs groupes se consacrent à trouver des moyens d’empêcher les moustiques de piquer, mais la mise sur le marché de nouveaux répulsifs est un défi », a déclaré le professeur Omid Veiseh, de l’Université Rice, auteur correspondant de l’étude publiée dans Frontières en bioingénierie et biotechnologie. « Cette étude tente d’augmenter le débit des tests et de réduire la dépendance vis-à-vis des volontaires humains et des sujets animaux. »
Hydrogels imitant les humains
L’équipe a développé une plate-forme combinant des hydrogels bio-imprimés en 3D conçus pour imiter la peau humaine avec des techniques de surveillance vidéo et de vision par ordinateur pour analyser les données. Les moustiques ont été filmés alors qu’ils se nourrissaient de sang perfusé dans les hydrogels, et les données ont été utilisées pour former un modèle d’apprentissage automatique qui différenciait les moustiques qui s’étaient nourris des hydrogels et les moustiques qui ne s’en étaient pas nourris. Cela a facilité l’analyse rapide et efficace des données sur un grand nombre de moustiques qui se nourrissent, avec une précision moyenne de 92,5 %.
Les hydrogels peuvent être perfusés avec différents types de sang et d’autres liquides, ce qui permet d’étudier différentes espèces de moustiques qui se nourrissent de différents types de proies. Cela a également permis aux scientifiques de valider le modèle en le perfusant avec différents fluides pour montrer que les moustiques étaient attirés par le sang.
Essais routiers de répulsifs
L’équipe a testé le biomatériau en effectuant des expériences comparant la réaction des moustiques à des ensembles d’hydrogels simples, d’hydrogels enrobés de DEET et d’hydrogels enrobés d’un répulsif à base de plantes. Tous les hydrogels ont été perfusés avec du sang chauffé à 37 degrés Celsius. Aucun des moustiques ayant reçu des hydrogels enduits de répulsif ne s’est nourri de sang, alors que 13,8% des moustiques de la cage témoin l’ont fait.
Bien qu’il s’agisse d’une proportion relativement faible, les auteurs ont suggéré que cela pourrait être dû à la surface restreinte de l’hydrogel, qui pourrait être résolue par une mise à l’échelle. L’un des avantages des hydrogels est qu’ils peuvent être produits en grand nombre à faible coût et réfrigérés jusqu’à leur utilisation.
Bien que la plate-forme soit optimisée pour une utilisation en laboratoire, les auteurs ont suggéré qu’il pourrait être possible de l’ajuster pour une utilisation dans la nature, imitant plus étroitement les conditions réelles de transmission de la maladie. Cependant, les auteurs ont souligné que cela nécessiterait un travail supplémentaire.
« Toutes les expériences ont utilisé des souches de moustiques en laboratoire, et la majorité impliquait une espèce particulière : Aedes aegypti, le vecteur du virus de la fièvre jaune, du virus de la dengue, du virus Zika et d’autres », a déclaré le professeur Dawn Wesson, de l’Université de Tulane, co- auteur correspondant. « Cela peut prendre du temps d’optimiser notre plateforme expérimentale et notre modèle d’apprentissage automatique pour étudier d’autres espèces. Aussi, puisque le comportement des souches de laboratoire diffère parfois de celui des moustiques trouvés dans la nature, il serait important de valider nos résultats sur les populations de moustiques sauvages. . »
« Dans l’ensemble, nos résultats suggèrent que notre plate-forme expérimentale pourrait être étendue et adaptée pour dépister différents composés pour leurs effets sur les moustiques », a déclaré Veiseh, impatient de futures recherches.
« En outre, le modèle d’apprentissage automatique que nous avons développé peut automatiser l’analyse expérimentale et fournir des résultats beaucoup plus rapidement et de manière cohérente qu’un humain ne le pourrait », a ajouté le Dr Kevin Janson, premier auteur de l’étude. « Nous espérons que cette plate-forme pourra rapidement identifier des candidats prometteurs pour des répulsifs plus efficaces afin de réduire la propagation des maladies à l’avenir. »
Plus d’information:
Kevin Janson et al, Développement d’une plateforme automatisée de biomatériaux pour étudier le comportement alimentaire des moustiques, Frontières en bioingénierie et biotechnologie (2023). DOI : 10.3389/fbioe.2023.1103748