Le paludisme reste l’une des maladies les plus meurtrières au monde. Chaque année, les infections paludéennes entraînent des centaines de milliers de décès, la majorité des décès survenant chez les enfants de moins de cinq ans. Les Centers for Disease Control and Prevention ont récemment annoncé que cinq cas de paludisme transmis par les moustiques avaient été détectés aux États-Unis, la première propagation signalée dans le pays en deux décennies.
Heureusement, les scientifiques développent des technologies sûres pour arrêter la transmission du paludisme en modifiant génétiquement les moustiques qui propagent le parasite qui cause la maladie. Des chercheurs de l’Université de Californie à San Diego, dirigés par le laboratoire du professeur Omar Akbari, ont mis au point une nouvelle façon de supprimer génétiquement les populations d’Anopheles gambiae, les moustiques qui propagent principalement le paludisme en Afrique et contribuent à la pauvreté économique dans les régions touchées.
Le nouveau système cible et tue les femelles de la population d’A. gambiae puisqu’elles piquent et propagent la maladie.
Parution le 5 juillet dans la revue Avancées scientifiques, le premier auteur Andrea Smidler, chercheur postdoctoral à l’UC San Diego School of Biological Sciences, ainsi que d’anciens étudiants à la maîtrise et co-premiers auteurs James Pai et Reema Apte, ont créé un système appelé Ifegenia, un acronyme pour « l’élimination féminine héritée par des nucléases génétiquement codées pour interrompre les allèles. » La technique s’appuie sur la technologie CRISPR pour perturber un gène connu sous le nom de femelleless (fle) qui contrôle le développement sexuel chez les moustiques A. gambiae.
Des scientifiques de l’UC Berkeley et du California Institute of Technology ont contribué à l’effort de recherche.
Ifegenia fonctionne en codant génétiquement les deux principaux éléments de CRISPR chez les moustiques africains. Ceux-ci incluent une nucléase Cas9, les « ciseaux » moléculaires qui font les coupes et un ARN guide qui dirige le système vers la cible grâce à une technique développée chez ces moustiques dans le laboratoire d’Akbari. Ils ont modifié génétiquement deux familles de moustiques pour exprimer séparément Cas9 et l’ARN guide ciblant les puces.
« Nous les avons croisés ensemble et dans la progéniture, il a tué toutes les femelles moustiques », a déclaré Smidler, « c’était extraordinaire. » Pendant ce temps, les moustiques mâles A. gambiae héritent d’Ifegenia mais la modification génétique n’a pas d’impact sur leur reproduction. Ils restent aptes à la reproduction pour s’accoupler et propager Ifegenia.
La propagation du parasite est finalement stoppée car les femelles sont retirées et la population atteint une impasse reproductive. Le nouveau système, notent les auteurs, contourne certains obstacles à la résistance génétique et les problèmes de contrôle rencontrés par d’autres systèmes tels que les forçages génétiques puisque les composants Cas9 et ARN guide sont séparés jusqu’à ce que la population soit prête à être supprimée.
« Nous montrons que les mâles Ifegenia restent viables sur le plan de la reproduction et peuvent charger à la fois les mutations fle et la machinerie CRISPR pour induire des mutations fle dans les générations suivantes, entraînant une suppression durable de la population », notent les auteurs dans l’article. « Grâce à la modélisation, nous démontrons que les libérations itératives de mâles Ifegenia non mordants peuvent agir comme un système de suppression et d’élimination efficace, confinable, contrôlable et sûr de la population. »
Les méthodes traditionnelles de lutte contre la propagation du paludisme telles que les moustiquaires et les insecticides se sont de plus en plus révélées inefficaces pour arrêter la propagation de la maladie. Les insecticides sont encore largement utilisés dans le monde, principalement dans le but de stopper le paludisme, qui augmente les risques sanitaires et écologiques dans les régions d’Afrique et d’Asie.
Smidler, qui a obtenu un doctorat. (sciences biologiques de la santé publique) de l’Université Harvard avant de rejoindre l’UC San Diego en 2019, applique son expertise en développement de technologies génétiques pour lutter contre la propagation de la maladie et les dommages économiques qui en découlent. Une fois qu’elle et ses collègues ont développé Ifegenia, elle a été surprise de l’efficacité de la technologie en tant que système de suppression.
« Cette technologie a le potentiel d’être la solution sûre, contrôlable et évolutive dont le monde a besoin de toute urgence pour éliminer le paludisme une fois pour toutes », a déclaré Akbari, professeur au Département de biologie cellulaire et du développement. « Nous devons maintenant transférer nos efforts pour rechercher l’acceptation sociale, les autorisations d’utilisation réglementaires et les opportunités de financement pour mettre ce système à l’épreuve ultime de la suppression des populations de moustiques sauvages transmettant le paludisme. Nous sommes sur le point d’avoir un impact majeur dans le monde et ne s’arrêtera pas tant que cela ne sera pas atteint. »
Les chercheurs notent que la technologie derrière Ifegenia pourrait être adaptée à d’autres espèces qui propagent des maladies mortelles, telles que les moustiques connus pour transmettre les virus de la dengue (fièvre des os brisés), du chikungunya et de la fièvre jaune.
Plus d’information:
Andrea L. Smidler et al, Un système confinable de suppression de la population mortelle chez les femmes chez le vecteur du paludisme, Anopheles gambiae, Avancées scientifiques (2023). DOI : 10.1126/sciadv.ade8903